Устройство для управления шаговым двигателем

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 80151 2 Р 8/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 4360314/24-0711,01,8830.09,89, Бюл. У 36Специальное конструкторскологическое бюро с опытнымводством при Белорусскомарственном университете-15 и элементе бой третьегоит к работе шаго татном режиме и емно, не требуятора, 1 з.п, ф-ль Авторское свидет В 1443117, кл. Н 0 27.04.87. ВЛЕНИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ : ПОШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение отн лению электрическими ится к управащинами и ОапвщапРнетстпхт(21) (22) (46) (71) техн прои госуд име (72) И.Н, (53) (56) Иф 13 29.0 может быть использовано в шаговомэлектроприводе с ограниченным перемещением подвижного элемента приповышенных требованиях к надежностифункционирования устройства, Цельизобретения состоит в повышении надежности, Повышение надежности устройства обеспечивается за счет введения новой совокупности связей междуэлементами устройствав т.ч. подключения информационного входа третьеготриггера 9 к инверсному выходу второго триггера 8, а также благодаряисполнению переключателя 4 импульсов синхронизации в видблока на вентиляхИЛИ 16, Случайныйтриггера 9 не привового двигателя в нешустраняется внутрисхвмешательства опера1.ил.3 1584Изобретенпе относится к техникеуправления электрическими машинамии может быть использовано в реверсивееом деескретном электроприводе сограниченным диапазоном перемещения.Цель изобретения - повышение надежееостее1 а чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для 1 Оуправления шаговым двигателем.Устройство для управления шаговымдВигателем содержит коммутаторпервый триггер 2, датчики 3 предельных положений объекта, переключатель 154 импульсов синхронизации счетчик5, распределитель б еееепугеьсов, .многоеаееалеееыее выходноее усеелитель 7,рой 8 и третий 9 триггеры, первый1 О и второймультиплексоры, причем входы коммутатора 1 соецинены сшинамиНаправленце , Режим", тактовой ниной, выходом первого триггера2 и его установочными входамц, которые подключены к соотьетствующчм выходам датчпка 3 предельных положенийобъекта, первьейе выход коммутатора 1подключен к установочному входу Е второго триггера 8 и третьему пнформациоццому входу первого мультилексо ра 10, второй выход коммутатора 1 соединен с.установочным входом Б второго триггера 8 и вторым еенформационцым входом второго мультиплексора 11, прямой выход второго тригге ра 8 етодклочен к первым (младценм) адресным входам А первого О и второго 11 мультиплексоров, вторые (старшие) адресные входы В которых соединены с прямым выходом третьего 40 триггера 9 и первым входом управления переключателя 4 импульсов синхрони зации, второй вход управления которого подключен к инверсному выходу третьего триггера 9, шеформациоцный вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера 8, а тактовый вход третьего триггер 9 связан с выходом счетчика 5, вход которогь соединен с третьим выходом переключа теля 4 импульсов синхронизации, пер- . вый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами распределителя 6 импульсов, выходы которого нодклеочецы к входам многоканаль ного выходного усилителя 7, первый и второй входы направления переключателя 4 импульсов синхронизации соеди" иены с выходами соответственно пер-. вого 10 и второго 11 мультиплексоров, а первый информационный вход первого 1 О и четвертый информационный вход второго 11 мультплексоров обьединены и подключены к ееееееее Частота приемистости".ерееслеочатель 4 импульсов синхронизации содержит с первого по четвертый вентили 12-15 и элемент ИЛИ 1 б, выход которого является третьим выходом переключателя 4, первый вход элемента ИЛИ 1 б связан с выходом второго вентиля 13, первый вход которого объединен с вторым входом первого вентиля 12 и подклеочен к второму. входу управления переключателя 4, вто. рой вход элемента ИХИ 16 связан с выходом третьего вентиля 14, второй вход которого объединен с первым входом четвертого вентиля 15 и подключен к первому входу управления переключателя 4, первые входы первого 12 и третьего 14 вентилей и вторые входы второго 13 и четвертого 15 вентилей соединены соответственно с етервьем и вторым входами направления переключателя, а выходы первого 12 и четвертого 15 вентилей являютсл соответственно первым и вторым выходамн переключателя импульсов синхронизацииУстройство работает следующим образом,Гели управляемый объект не находится в одном из крайних положений,т,е. ни один из датчиков 3 предельных положений объекта не включен,а на шину "Режим" подан высокийпотенциал, то.на одном из выходовкоммутатора 1, выбор которого определяется в данном случае независимоот состояния первого триггера 2 уровнем потенциального сигнала на шине"Направление" появляются импульсысинхронизации, подаваемые ца тактовую шину устройства. При подаче,например, высокого потенциала нашину "Направление" импульсы синхронизации проходят ца.первый выход коммутатора 1 и первый иэ этих импульсов устанавливает веорой триггер8 в нулевое состояние или подтверждает его, обуславливая низкий потенциал на первых (младших) адресныхвходах А первого 10 и второго 11мультиплексоров, в качестве которыхможет быть использован сдвоенный селектор-мультиплексор К 155 КП 2 с общими41 5 15118адресными входами. Третий триггер 9при; включении устройства принудительно устанавливается (цепи установкина схеме не показаны) в состояние5соответствующее заданному направлению движения: единичное при движениивправо либо нулевое при движенииобъекта влево, При заданном движениивправо на,вторых (старших) адресных 10входах В первого 10 и второго 11мультиплексоров присутствует высокийпотенциал и отрицательные импульсысинхронизации проходят через третийинФормационный вход первого мультиплексора 10 на его выход, поступаядалее на первый вход направления пере.ключателя 4 импульсов синхронизации,т.е. на первые входы первого 12 итретьего 14 вентилей. На втором входе 20третьего вентиля 14 присутствует приэтом запрещающий потенциал высокогоуровня, поступающий с прямого выходатретьего триггера 9 на первый входуправления переключателя 4 и блокирую. 25щий также четвертый вентиль 15, В этовремя на вторых входах первого 12 и второго 13 вентилей присутствуетразрешающий потенциал низкого уровня, поступающий с инверсного выхода тре тьего триггера 9 на второй вход управления переключателя 4, и импульсы синхронизации с выхода первого мультиплексора 10 проходят через первый вентиль 12 на первый выход переключателя 4 и далее на соответствующий вход распределителя б импульсов, который через многоканальный выходной усилитель 7 питает обмотки шагового двигателя, обеспе чивая его вращение, например, по часовой стрелке.При сохранении высокого потенциала на шине "Режим" и подаче низкого потенциала на шину "Направление" 45 импульсы синхронизации появляются на втором выходе коммутатора 1, в то время как поступление импульсов синхронизации на первый выход коммутатора 1 прекращается, Первый же 50 импульс с второго выхода коммутатора 1 устанавливает второй триггер 8 в единичное состояние, а состояние третьего триггера 9 остается без изменений, Высокий потенциал на первых и вторых адресных входах перво го и второго мультиплексоров 10 и 11 разрешает прохождение импульсов с ши" ны частоты приемистости только через четвертый информационный вход второго мультиплексора 11 на его выход, в то время как на выходе первого мультиплексора 10 устанавливается высокий потенциал. Поступающие на второй вход направления переключателя 4 отрицательные импульсы проходят при этом только через второй вентиль 13 и далее через элемент ИЛИ 16 подаются на третий выход переключателя 4, т.е. на вход счетчика 5, на выходе может быть и выход переноса которого после подсчета заданного количества импульсов, определяемого необходимым временем останова при реверсе шагового двигателя, появляется импульс, соответствующий концу отработки режима реверса, Этот импульс обуславливает установку счетчика 5 в исходное состояние (цейи начальной установки счетчика 5 на схеме не показаны) и, поступая далее на тактовый вход третьего триггера 9, переписывает сигнал низкого уровня с информационного входа триггера 9 на его выход, обуславливая изменение потенциальных сигналов на прямом и инверсном выходах третьего триггера, Потенциальный сигнал высокого уровня с инверсного выхода третьего триггера 9 блокирует первый 12 и второй 13 вентили, в то время как потенциальный сигнал низкого уровня с прямого выхода третьего триггера 9 снимает запрет на прохождение импульсов синхронизации через третий 14 и четвертый 15 вентили и, поступая на вторые адресные входы мультиплексоров 10 и 11, обеспечивает при потенциальном сигнале высокого уровня на первых адресных входах мультиплексоров 10 и 11 прохождение импульсов синхронизации с второго выхода коммутатора 1 только через второй информационный вход второго мультиплексора 11 на его выход и далее с второго входа направления переключателя 4 через четвертый вентиль .15, с выхода которого импульсы синхронизации через второй выход переключателя 4 поступают на второй вход распределителя 6 импульсов и на многоканальный выходной усилитель 7, обеспечивая вращение ротора шагового. двигателя в противоположном направлении.При повторном реверсе, т.е, подаче высокого потенциала на шину "Нчправ1511841 ление и сохранении высокого йотенциала на шине "Режим", реверс отра/батывается на частоте.приемистостианалогично описанному за исключеВ 5нием того, что импульсы с шины частоты приемистости проходят толькочерез первый инФормационный входпервого мультиплексора 10 (низкиепотенциалы на первом и втором адресОных входах мультиплексоров 10 и 11),а после отработки режима реверса посигналу окончания реверса в третийтриггер 9 переписывается сигнал высокого уровня, благодаря чему третий 14 и четвертый 15 вентили блокируются, апервый 12 и второй 13 вентили открываются, обеспечивая прохождение импульсов синхронизации спервого выхода коммутатора 1 на первый вход распределителя 6 импульсови готовность устройства к реверсупрн повторном изменении направлениядвихения,При случайном сбое третьего триггера 9, причиной которого может статьпомеха в цепи питания или,установочных цепях 1 помеха по тактовомувходу уже не приводит к сбоютриггера9), происшедшего, например, при движении ротора шагового двигателя почасовой стрелке вправо ) происходитблокировка первого 12 и второго 13вентилей, в то время как запрет напрохождение импульсов через третий14 и четвертый 15 вентили снимается.Состояние второго триггера 8, подтверждаемое каждым импульсом синхронизации, при этом не изменяется, врезультате чего на выход первого 40мультиплексора 10 начинают поступать Таким образом, предлагаемое устройство для управления шаговым двигателем по сравнению с известным обладает более высокой надежностью, так как сбой одного из няиболее чувствительных к помехам элементов устройства наряду с меньшей его вероятностью не приводит к запрещенному режиму работы и отрабатывается автоматически, обуславливая лишь кратковременную остановку шагового двигателя, после которой двигатель импульсы с шины частоты приемистости ,(низкие потенциалы на первом и втором адресных входах мультиплексоров 10 и 11), которые, однако, не проходят на 45 распределитель 6 импульсов, а подаются через третий вентиль 14 и элемент ИЛИ 16 на вход счетчика 5, обуславливая кратковременную стоянку шагового двигателя (длительность которой равна длительности стоянки двигателя при реверсе). По окончании отработки помехи импульс с выхода счетчика 5, поступая на тактовый вход третьего триггера 9, переписывает инФормацию с инверсного выхода второго триггера 8, возвращая третий триггер 9 в штатный режим работы, после чего движение шагового двигателя возобновляется в заданном направлении на частоте импульсов синхронизации, Отработкапомехи при движении влево осуществляется аналогично, также исключая возможность реверса шагового двигателяна частоте импульсов синхронизации иего работу на частоте импульсов, поступающих по шине частоты приемистасти.Аналогичная внутрисхемная переустановка третьего триггера 9 можетиметь место и при включении устрой-,ства, когда по каким-то причинамэтот триггер устанавливается в нулевое состояние при движении вправолибо единичное при движении влево.Работа шагового двигателя в данномслучае разрешается лишь после автоматической переустановки третьеготриггера в требуемое состояние.При подаче на шину "Режим" низкого потенциала устройство обеспечивает циклическое перемещение управляемого объекта в заданных пределахв автоматическом режиме, Потенциальные сигналы датчиков 3 предельных.положений объекта в данном режиме,поступая на установленые входы первого триггера 2, управляют его состоянием и обуславливают наличие им"пульсов синхронизации на одном извыходов коммутатора 1 независимо отпотенциала на шине "Направление",При изменении состояния первого триг.гера 2 вследствие срабатывания одного из датчиков 3 предельных положенийобъекта по приходу в соответствующеепредельное положение происходит блокировка движения в данном направлении, отработка реверса на частотепрцемистости и включение шаговогодвигателя в противоположное направлении. Возможные сбои третьего триггера 9 в данном режиме отрабатываются аналогично описанному,1511841 10 Формула изобретения Составитель В.Алфимов Редактор А.Огар Техред М,Дидык Корректор С.Черни Г Заказ 5910/56 Тираж 551 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. А/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина, 101 возобновляет движение в заданном направлении с заданной скоростью.Реализация переключателя импульсов синхронизации на четырех вентилях5 и элементе ИЛИ в виде комбинационного блока позволяет исключить из состава устройства управляемый элемент памяти, надежное функционирование которого связано, как правило, с дополнительными мерами по обеспечению высокой помехоустойчивости. 151. Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее подключенные к установочным входам первого триггера датчики предельных положений объекта, коммутатор, входы которого соединены с шинами Направление", "Режим", тактовой шиной, выходом пер, вого триггера и его установочными входами, последовательно соединенные многоканальный выходной усилитель и 25 . реверсивный распределитель импульсов, входы которого соединены с первым и вторым выходами переключателя импульсов синхронизации, третий выход которого подключен к входу счетчика, а первый и второй входы направления переключателя импульсов синхронизации соединены с выходами соответственно первого и второго мультиплексоров, причем первый информационный вход первого мультиплексора и четвертый информационный вход второго мультиплексора объединены и подключены к шине частоты приемистости, третий инФормационный вход первого мультиплек. 40 сора и второй информационный вход второго мультиплексора соединены с соответствующими выходами коммутатора и установочными входами второготриггера, прямой выход которого связан с первыми адресными входами первого и второго мультиплексоров, вторые адресные входы которых соединены с прямым выходом третьего триггера, тактовый вход которого связан свыходом счетчика, о т л и ч а ю щ е е.с я тем, что, с целью повышениянадежности, инверсный выход второготриггера соединен с информационнымвходом третьего триггера, прямой иинверсный выходы которого подключенысоответственно к первому и второмувходам управления переключателя импульсов синхронизации. 2, Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что переключатель импульсов синхронизации содержит первый, второй, третий, четвертый вентили и элемент ИЛИ, выход которого подключен к входу счетчика, первый вход элемента ИЛИ связан с выходом второго вентиля, первый вход которого объединен с вторым входом первого вентиля и подключен к инверсному выходу третьего триггера, второй вход элемента ИЛИ связан с выходом третьего вентиля, второй вход которого объединен с первым входом четвертого вентиля и подключен к прямому выходу третьего триггера, первые входы первого, третьего вентилей и вторые входы второго, четвертого вентилей соединены соответственно с выходами первого и второго мультиплексоров, а выходы первого и четвертого вентилей. подключены к входам ре версивного распределения импульсов.