Устройство для управления шаговым двигателем

(51) САНИЕ ЕТЕН Т ения, Дляервый 13элемент том случае, когда яемого объекта пр толкателя концев пра еремеще ппает р и хо ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им, З.И,Ленина(56) Авторское свидгтельство СССРМф 819795, кл . С 05 В 19 /40, 17,04, 81,Авторское свидетельство СССРУ 1439731, кл . И 02 Р 8/00, 27,04.87,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕ 1 ИИ НАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕИ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано присоздании дискретного электроприводадля объекта с ограниченным диапазономперемещения. Цель изобретения состоит в повьппении надежности. Устройствообеспечивает постоянный контроль состояния элементов, ограничивающих диапазон перемещения, исключая при этомложные блокировки движения при отработке предельных положений в режимемикроперемещений, когда рабочий ходтолкателя концевого выключателя 4отрабатывается несколькими перемещениями управляемого объекта и тем самым повьппает достоверность контроляаварийной ситуации при работе с ограниченным диапазоном перемещэтого устройство содержит пи второй 22 элементы 2 ИЛИ,4 ИПИ 15, одновибратор 14 и счетчик 16,блокирующий сигнал на выходе которогопоявляется линь в о выключателя, 2 ил,Изобретение относится к управлениюэлектрическими машинами и может бытьиспользовано при создании дискретногоэлектропривода для объекта с ограниченным диапазоном перемещения,5Цель изобретения - повышение надежности при работе с ограниченнымдиапазоном перемещения,На фиг, 1 приведена функциональная 10схема устройства для управления шаговым двигателем; на фиг. 2 - эпюрынапряжений в узловых точках схемы.Устройство для управления шаговымдвигателем содержит тактовую шинушину 2 направления, шину 3 разрешения,концевые выключатели 4, резисторы 5-8,первый 9 и второй 10 триггеры, первый11 и второй 12 элементы ИСКЛЭЧЮЩЕЕИЛИ, первый элемент 2 ИЛИ 13, одновибратор 14, элемент 4 ИЛИ 15, счетчик 16,элемент 2 И 17, блок 18 управления.состоящий из элемента НЕ 19, первого20 и второго 21 элементов 4 И-НЕ, второй элемент 2 ИЛИ 22, распределитель 2523 импульсов и многоканальный усилитель 24 мощности, причем входы многоканального усилителя 24 мощности соединены с соответствующими выходамираспределителя 23 импульсов, входыкоторого подключены к выходам первого 20 и второго 21 элементов 4 И-НЕ,первые входы последних соединены сшиной 3, вторые входы первого 20 ивторого 21 элементов 4 И-НЕ соединеныс выходом элемента 2 И 17, первыйвход которого подключен к шине 1,третий вход второго элемента 4 И-НЕ21 посредством элемента НЕ 19 и третий вход первого элемента 4 И-НЕ 20 40подключены к шине 2 направления, четвертые входы первого 20 и второго 21элементов 4 И-НЕ соединены соответственно с первым и четвертым входамиэлемента 4 ИЛИ 15 и выходами первого 459 и второго 10 триггеров, установочные входы которых через резисторы 5,6 и 7, 8 подключены к шине питанияи через концевые выключатели 4 к шиненулевого потенциала, А также связаныс входами соответственно первого 11и второго 12 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, выходы последних подключены квходам первого элемента 2 ИЛИ 13,выход которого соединен с третьим55входом элемента 4 ИЛИ 15 и через одновибратор 14 с вторым входом элемента 4 ИЛИ 15, выход которого подключенк входу установки нуля счетчика 16,выход последнего связан с вторым входом элемента 2 И 17, а счетный входсчетчика 16 подключен к выходу второго элемента 2 ИЛИ 22, соединенногосвоими входами с выходами первого 20и второго 21 элементов 4 И-НЕ,На фиг, 2 обозначены эпюра 25 (1) -тактовый вход 1 (тактовая частота);эпюра 26 (9-Б) - 8-вход первого триггера 9, размыкающий контакт соответствующего концевого выключателя ипервый вход первого элемента ИГКЛЮ"ЧА 1 ЭЦЕЕ ИЛИ 11; эпюра 27(9-й) - Е-входпервого триггера 9, замыкаюшнй контакт концевого выключателя и второйвход первого элемента ИСКЛЮЧАЮ 1 ЕЕИЛИ 11; эпюра 28(9) - выход первоготриггера 9; эпюра 29(11) - выход первого элемента ИСКЛ 10 ЧАЮЩГЕ ИЛИ 11;эпюра 30(14) - выход одновибратора 4;эпюра 31(15) - выход элемента 4 ИЛИ15; эпюра 32(2) - уровень сигнала навходе 2 направления; эпюра 33(20)выход первого элемента 4 И-НЕ 20; эпюра 34(21) - выход второго элемента4 И-НЕ 21; эпюра 35(22) - выход второго элемента 2 ИЛИ 22; эпюра 36(16)выход счетчика 16; эпюра 37(17)выход элемента 2 И 17 и тактовый входблока 18 управления.Устройство работает следующим образом,Пусть в исходном состоянии (момент времени Т 1, Фиг, 2) управляемыйобъект не находится в одном иэ предельных положений, т.е. ни один изконцевых выключателей 4 не нажат.Первый 9 и второй 10 триггеры установлены при этом в единичное состояние благодаря прохождению логического нуля через размыкаищие контактыконцевых выключателей 4 на Б-.входытриггеров 9 и 10, На выходах первого11 (эпюра 29) и второго 12 элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ присутствуют потенциальные сигналы высокого уровня,поступающие на входы первого элемента 2 ИЛИ 13, который обеспечивает сложение по ИЗШ сигналов низкого уровня, и тем саум на выходе первогоэлемента 2 ИЛИ 13 присутствует сигналвысокого уровня, С выхода одновибратора 14 при отсутствии перепадов сигнала на его входе снимается сигналвысокого уровня, так что все сигналы, поступающие в исходном состояниина входы элемента 4 ИЛИ 15, имеют высокий уровень и на выходе элемента27703 15, обеспечивающего сложение по ИЛИ сигналов низкого уровня, присутствует сигнал высокого уровня, поступающий на вход установки нуля счетчика 16 и обеспечивающий его сброс, при котором на выходе счетчика 16 устанавливается сигнал высокого уровня (в состав счетчика может входить дешифратор, дешифрирующий заданное состояние Счетчика, к примеру, после подсвета восьми импульсов).Сигнал высокого уровня с выхода% счетчика 16 (эпюра 36, момент времени Т 1) поступает на второй вход элемента 2 И 17 и не препятствует прохождению тактовых импульсов через элемент 17. При подаче на шину 3 сигнала высокого уровня на первых входах первого 20 и второго 21 элементов 4 И-НЕ присутствуют потенциальные сигналы высокого уровня, снимающие запрет на прохождение тактовых импульсов через первый 20 и второй 21 элементы 4 И-НЕ. Однако в распределитель 23 импульсов, многоканальный усилитель 24 мощности и на шаговый двигатель тактовый импульс, поступивший в момент времени Т 2, проходит только через первый элемент 4 И-НЕ 20, выбор которого и тем самым вращение двигателя в заданном направлении определяется уровнем потенциального сигнала на входе 2. С выхода первого элемента 4 И-НЕ 20 отрицательные тактовые импульсы через второй элемент 2 ИЛИ 22 поступают на счетный вход счетчика 1 б, который заблокирован сигналом высокого уровня, поданным на вход установки нуля счетчика.В момент времени ТЗ управляемый объект достигает одного из своих предельных положений, При этом переключающий контакт соответствующего концевого выключателя начинает отходить от размыкающего контакта (эпюра 26) с некоторым дребезгом, заканчивающимся к моменту времени Т 4, при этом после отрыва переключающего контакта от размькающего на последнем (благодаря резистору К 6) появляется сигнал высокого уровня, который не изменяет состояние триггера 9, но обуславливает появление сигнала низкого уровня на выходе первого элемента ИС 1 СШУЫЩЕЕ ИЛИ 11, поступаюцего далее через первый элемент 2 ИЛИ 13 на третий вход элемента 4 ИЛИ и вход одновибратора 14, По перепаду 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 осигнала одновибратор 14 формирует отрицательный импульс, длительность которого выбрана такой, что одновибратор 14 перезапускается каждым последующим перепадом сигнала дребезга,формируя тем самым на своем выходеотрицательный импульс вплоть до момента времени Т 5 (эпюра 30),После поступления следующего тактового импульса в момент времени Тбпереключающий контакт концевого выключателя благодаря дальнейшему смещению управляемого объекта и толкателяконцевого выключателя входит в соприкосновение в момент времени Т 7 сзамыкающим контактом, обуспавливаяпри этом некоторый дребезг, длящийсядо момента времени ТЗ, По перепадамсигнала при дребезге одновибратор 14вплоть до момента времени Т 9 продолжает формировать отрицательный импульс аналогично описанному, При первом же соприкосновении переключающего контакта с замыкающим первый триггера 9 перебрасываетсяв нулевоесостояние, блокируя при этом прохождение тактовых импульсов через первый элемент 4 И-НЕ 20 и обеспечиваядальнейшее поддержание сигнала низкого уровня на выходе элемента 4 ИЛИ 15.Начиная с момента времени ТЗ и до момента времени Т 7 сигнал низкого уровня на выходе элемента 15 поддерживается благодаря поступлению на еговходы сигналов низкого уровня с выхода одновибратора 14 и первого элемента ИСКЛЮЧЛ 10 ЩЕЕ ИЛИ 11 соответственноЭтот сигнал низкого уровня,поступая на вход установки нуля счетчика 16, разрешает счет и счетчик начинает отсчитывать тактовые импульсы,начиная с момента времени ТЗ. Послемомента времени Т 7 поступление тактовых импульсов на распределитель 23импульсов и тем самым на счетный входсчетчика 16 прекращается из-за блокировки движения в данном направлениии возобновляется лишь после моментавремени Т 10, когда путем измененияуровня сигнала на входе 2 разрешается прохождение тактовых импульсов через второй элемент 4 И-НЕ 21, Приэтом после поступления тактового импульса в момент времени Т 11 объектначинает съезжать с концевого выключателя и его переключающий контактначинает отходить в момент времениТ 12 от замыкающего контакта, такжеобуславливая при этом описанный процесс дребезга и формирование отрицательных сигналов на выходах первогоэлемента ИСКЛ 10 ЧАИЦЕЕ ИЛИ 11 и одновибратора 14, После подачи определенного числа тактовых импульсов, необходимых для съезда объекта с концевого выключателя, переключающийконтакт в момент времени Т 13 соприкасается с размыкающим контактом,обусловив возврат первого триггера 9в единичное состояние. При этом сигнал низкого уровня на выходе элемента 4 ИЛИ 15 поддерживается благодаряперезапуску одновибратора 14 и момент времени Т 14 и формированию отрицательного импульса на его выходевплоть до момента времени Т 15, Позавершению этого импульса в моментвремени Т 15 на всех входах элемента4 ИЛИ 15 присутствуют сигналы тольковысокого уровня и на выходе элемента15 появляется сигнал высокого уровня,сбрасывающий счетчик 16 в исходноесостояние и не изменяющий сигнала наего выходе, Счетчик 16 при этом отсчитывает число тактовых импульсов,необходимое для штатного срабатывая:концевого выключателя, т,е для с.да управляемого объекта на концевойвыключатель и съезда с него, причемэто число меньше (на 1-2 импульса)числа, декодируемого на выходе счетчика,Движение объекта в противоположном направлении в штатном режимепродолжается, к примеру, вплоть домомента времени Т 16, когда происходит обрыв линии связи концевого выключателя, На входах лервого элементаИКСЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 (эпюоь 26 и 27)появляются сигналы одинакового высокого, уровня, обуславливающие сигналнизкого уровня на выходе элемента 11(эпюра 29) и тем самым на выходе элемента 4 ИЛИ 15 (эпюра 31)Для счетчика 16 данный сигнал является сигналомразрешения счета и счетчик начинаетотсчитывать тактовые импульсы, поступающие на его счетный вход с выходавторого элемента 2 ИЛИ 22 (эпюра 35),По достижении числа, декодируемогона выходе счетчика, низкий уровеньвыходного сигнала счетчика 16 блокирует в момент времени Т 17 прохождениетактовых импульсов через элемент 2 И17 и обуславливает тем самым остановшагового двигателя, причем блокиров ка движения может быть снята толькопосле устранения неисправности. Сигнал низкого уровня, возникающий принеисправности концевых выключателейили их линий связи на выходе счетчика, может быть использован для индикации аварийной ситуации,Замыкание линий связи концевоговыключателя на корпус или между собой, а также поломка концевых выключателей приводят к аналогчному результату, те, к блокировке движения,Второй триггер 10 и второй элемент ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 12 функционируютаналогично, обеспечивая совместно состальными элементами устройстваштатную отработку второго из предельных положений управляемого объекта врежиме микроперемешенийРаспределитель 23 импульсов Формирует при работе устройства последовательность импульсных сигналов, требуемую для переключения обмоток выб 1 О 20 мощности,Таким образом, прсдлагаемое уст - ройстно обеспе:нвает более высокуо в сравнении с известным достоверность контроля аварийной ситуации при управлении объектом с ограниченным д;:апазоном перемещения, исключая ложные блокировки движения при отработке 1 редочьных положений в режиме и.ро 1 среедсний, когда рабочий ход токател концевого выключателя отрабатывается путем подачи нескольких тактовых импульсов30 35 40 Формуга изобретения Усройство для управления щаговымдви гателем, содержащее последовательно соединенные многоканальный усилитель мощности, распределитель им.ульсов ч бла. упрашения с разрешающим входом и входом направления, соеднеь 1 с соответствующик шинами, "0и тактовым входом, подключенным к входу элемена 2 И, первый вход которого соединен с тактовой шиной, а также два элемента ИС 1 П 1 ЭЧАЮГ 1 ЕЕ ИЛИ и два триггера соединенияе установо ными входами кажъй с одним из кон,етых выключателей и с входами одного из элементов ИСКЛЮЧА 1 ЩЕЕ ИЛИ,с аходаья - с входами блока управ 25 раиного шагового двигателя и усиливаемую многоканальным усилителем 24(75 5(гг г.7 мов Составитель В.Алфиедактор Н,Вобкова Техред М.Дидык Корректор О, Ципл Заказ 7517/5 б Тираж 551 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и от м при ГКНТ СССР113035, Москва, ЖРаушская наб.,крытия д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул, Гагарина 101 ления, отличающееся тем,что, с целью повыщения надежностипри работе с ограниченным диапазономперемещения, введены первый и второйэлементы 2 ИЛИ, элемент 4 ИЛИ одновибратор и счетчик, выход которого соединен с вторым входом элемента 2 И,счетный вход подключен к выходу второго элемента 2 ИПИ, соединенного входами с выходами блока управления, а вход установки нуля счетчика подключен к выходу элемента 4 ИЛИ, входы которого связаны с выходами триггеров, выходом первого элемента 2 ИЛИ и выходом одновибратора, подключенного входом к выходу первого элемента 2 ИЛИ, входы которого соединены с вы ходами элементов ИС 1 ПИЧАЮЩЕЕ ИЛИ,