Устройство для управления шаговым двигателем

ПРАВЛЕНИЯ Ш) ся к электрптехн; - ию электрически,.тения - расши".еможностей за сче; сх ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский наский институт точной,м(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОВЬМ ДВИГАТЕЛЕМ 57) Изобретение относи ке, а именно к управлен машинами, Цель изобр ние функциональных во Изобретение относится к элек Гротехни - ке, а именно к управлени)о электрическими машинами, и может быгь использовано а системах управления промышленным Осорудованием, где используется привод на базе шагового двигателя,Цель изоб)етения - расширение функциональных возможностей за счет формирования произвольного закона двлжения шагового двигателя,На чертеже привсд=на функциональнаема предлагаемого устройства для управления шаговым двигателем,.Устройство содержит параллельный программируемый интерфейс 1 1 ППИ), первый коммутатор 2, первый 3 и второй 4 огератианые запоминаюгцие устройства (ОЗУ),фОРМИРОВЭНИЯ ГГРО:эаол ЬНОГО ЗаКОНа ИЗМЕ- нения скорости д и:,(сния. Устройство содержит па:.:;.э )лельный пГ)ограммируеьый интерфейс 1, нгргь и 2 и второй 10 комм таторы, первый 3 и норой ч блоки ОЗУ. Генератор им;ульсоа 5, регистр 6, управляемый делитель частоты ", псрвый 8 и второй 9 элементы И, первый ) и второй 12 счетчики иоммчтатс р фаз ; Программиооаанио за,ве Виже)и.; г)РРиЗВОДИ)СЯНЕШНИМ УС). - ,)Ойстаом:")чтем занесен ия инфсомации О.р.метра): и 1.ех:,ах движения а блоки Г.,) 3, 4, Госле за руэки ОЗУ рабс:та по УП ОЭВЛВНИ 1 О ДГИ.8-1 ИВМ ШВГОВОГО ДВИГ ГЕЛЯ пг Осхпчи 1 втоно",нс, сройс) ао реализус),:;и)ы даижсн;я с постоянной скорость,о, дГ 5 ижения с переменной скорост)ло, ко;.,);(Оаременно:, сс) ан )а,;и, 1 ил,Генератог. импульсоа 5 Оегистр 6, управляемый делитель частоты,УДЧ) 7, первый 8 и второй 9 элементы И. а Горой коммутатор 10, пег-,ыг) 11 и аторои2 счетчики и коммута- ГО;:.:каз ) 3, Входами УстройстВа явля)отса 1 нф: )мационные входы ППИ 1, состоя)цие ИЗ ШИН дДРеса, ДаННЫХ И УПРЗВЛЯЮЩИХ СИГ- налоа. Первый канал обмена ППИ 1 подключен к первому информационному входу г;еоаого коммутаторе 2, второй канал подклс чен к и н форма циснн ы м входам первого ОЗУ Э. пеоаая Л 1 ния третьего канала подключена к упрааляюгцим входам первого 3 и атрсго 4 ОЗУ. а вторая - к управляю)цему входу пеоаого ксммутатора 2. Четвертый канал обмена ПГИ 1 Годключен к информационным входам второго ОЗУ 4. ВторойИнфорМЯЦИО" 1 НЫЙ В,Од Гьг.)га( а КОММУТс)ТОра 2 саеди)18 н с инфгреЯЦ 1 гьа.1 ым ВыхоДОМперваа с ет Ика 11, а 1)ь).(:первого коммутатора 2 - с адресными Входами первого3 и второго 4 ОЗУ. ПервьЙ Выход первогоОЗУ 3 подключен к управлгнощему входурегистра б, второйк перв: му входу первого элемента И 8, тратил - к ГВрваму входуВтараГО элемента И 9, четвстый - к упе)Являющему входу второго;(аммутатора 1), зпятыйк управляющ 1 му В)(аду ВтаООГссчетчика 12, Вь;ходы Втаргггс ЭЗУ 4 саедиНЕНЬ 1 С ИнфОРМаЦИОННЫМИ ВХСДЯ)";ьь РЕГИСТра б игстя)говачн ыми Вхо 1 Я)г в - , рог.,четника 12, а выход регисгра 6 - с угтано.Вочными входами Уць, счетный Вход котарога ПОдключен к Бы(сд) 81 еаятОряимпульсоВ 5, я ВыхОр - к ВГО;.ему ВхОцупереього элемента И Я, Вы.(од первогг) элемента И 8 соединен с вторым входам Второ;а элемента И 9, первым инфармацианнььмВходОМ В)ОрОГО коммутатора 10 и счетнь)мВходом Второго счетчика 112, Выход каторогаподключен к вторсму инфармациоНамгВхоДУ ВторОГО каммутаТО 1)Я 10, Вь;1 хаД ВтаООГс каммутЯтара 10 падклк)чен к сч 8 тнамвходу перьаго счетчика 1 г 1, а выход второгоэлемента И 9 - к Входу коммутатора фаз 13,вход Коараго является Выходам устройстВа. стРайство Раб(гтает .ЧВДУ 181.и,а,РаЗОМ,Вначале 1;роигОдл-;ьяпи ь пяряметрОВ г(Ви)кени. В г 8".Вый . и .)тог),. 4 ОЗУ,Ц 1 Я Э гэ О ьЕ ЕсС 18 1сг " ,1 г"ГВ г" О сг, ,гВИИ С ГОГИ КГ)Игаоа"Ь1 г1П" я ца Ют Нс)В 1 ар) 1 ЛИНИа Ьс Г1( 1(анаис, ". ОИВЕЕ г,ПИЛЛОГИЧ 8 СКИИ )ГаовеЬ, НС а:ИэгзО(1 Ий ГерВЫИ КОМгг 1 гТЕОгс 2 Н 3 Пег; ",3.Ясвг Сгл Налав Нс 3аргЕ(1 гыг схгД( ОЗь с. ,:;Впь. Н, Ям 8 и Я П ГП 1 4 1, 3 ат е м и Я л" 11 и и Г е ) э а( О к Я н Ял сьгОмецается код адреса я ейки ;ЗУ Я наЛИНИИ ВТОРОГО И ЧЕТВЕРТОГО (ЯНЯЛгав - КаД.ОО гы Й дОь)я(ен Оьп ь зяОуя 1 н В элчеь(к,Посла этого на первую .л.;13:о тг)8)ьего кяНалс) ОбмЕНЯ ЯН 8 ШНИМ У:РОЙС 1 ВОМ ПОЦЯ 8 ся лОГический ьгааееь, абеспеч."вэОшийЗЯПИСЬ ЬгНфа)МЯЦИИ В ОЗ.Г (ОТОРЫЙ ЗЯ8,СНИМЯ 8 ТСЯ, ТЯКИМ Ог)ОЯЗОМ, Г РОИ(,)(ОД 1 Т Зсь"Груз 1(Я инфармЯЦии па всем Ядрессзм ОЗУ10 ОКОНЧЯНИИ ЗЯГРУЗКИ На ВТОРУ а Лх)сИКтретьего канала подается потенциал, нястрс иваюций первыЙ кагьутатар . НЯ пеасдячу ня адресные Вхадь ОЗ с Гнала сИнфааМЯЦгИОННЫХ ВЫХОДОВ 1)РВГГа СЧетчика 11,1 Ябатэ устрайстБс 3 сос(ет ь 1 еюисхад ь е:СЯ Е 3/ Ю 1 Цьи Х Р г)К и М Я,( С Р ( И г Ц В Иж Е 1. Я гпеременной скоростью, режиме Г. Вижен:,:я: 5 10 15 30 об. ь". 0 .и постоянной скоростью и режиме кратковременной остановки,В режиме движения с переменной скоростью с первого выхода первого ОЗУ 3 на управляющий вход регистра 6 подается лоГический уровень, разрешающий сигналам с информационных входов проходить на Вььход регистра. С второго и третьего выходов первого ОЗУ 3 на первые входы первого 8 иоро о О элеменГов И и( ьь тьгпяюу овни логической "1", разрешая прохождение импульсов с яьхоца упрявляегоделителя частоты 7 НЯ Вход комму)Ягора фаз 13, т.е, разрешая Движ 81 еи 8 шЯГОВОГО Двигат 8 ля. С ч 8 твертОГО ВыхоДЯ первоГО ОЗУ 3 на упраВ- ляюшии ВХОД ВтарОГО коммутатора 10 поступает логический уровень, разрешаьоций прохождение импульсов ня счетный вход первого счетчика 11 с выхода первого элемента И 6, При этом обеспечивается переключение первого счетчика 11 при отработке каждого и)ага, С пятого вцхода первого ОЗУ 3 на управляюший вход второго счетчика 12 подается логический уровень, запрещающий ега работу, В зтам режиме содержимое второго ОЗУ 4 интерпретируется как код скорости, В режиме движения с посоянной соросью на упраяющий Вход аегистра б с первого выхода перво О алака ОЗУ 3 подается сигнал в виде логического уровня, абуславливаюоий хранение в рег )стре б информации, присутствовавшей НЯ ЕГО ИнфаОМс)Ц 1";ОННЫХ ВХОДЯХ В МОМВНТ подачи :;гс сигналя, При этом изменение хада на инфсрмационньх входах регистра б не ныз 1 лвяет изменения состояния на 8 ГО ВЫХОЦЯ(, 11 Я ВТОРОМ И ТРЕТЬВМ ВЦХОДс)х Г)ЕРВага блаь(я ОЗУ 3, КаК и В ПредЬду(3 ЕМ рвжиме, сахра;Ве).ся уровень логической "1, а с четвертого Выхода на управляющий вход второго коммутатора 13 поступает логический уровень, обеспЕчиваюций прохождение на Вход (ьрвг)га счетчика 11 импульсов с выхода Второ о счетика 12, С пятого вцхора пеаваго ОЗУ 3 на управляьощглй Вход Фгорого счетчика 12 подается логический УРОВВНЬ, фИКСИРУЮЕиИЙ КОД, ПОДаваЕМЫй На ега установочный вход с Выхода второго ОЗУ 4 и разрешающий работу счетчика 12, В этом режиме информаЦия на выходах Второго ОЗУ г имеет физический смысл числа шага"которое необходимо отработать с по:таяннай скоростью, Режим кратковременной астанавк,: отличается от предыдущего рехима лишь тем, чта с третьего вцхода первого ОЗУ 3 на первый вход Второго элемента И 9 1-Одяетсз сигнал уровня логического "0", П ри этом за пре цьается прохождение импульсов на Вход коммутатора фаз 13 и, следовательно, не происходитдвижения шагового двигателя. Длительность остановки рассчитывается как гроизведение периода следования импульсов на выходе УДЧ 7, определяемого величиной кода на его установочном входе, на числа этих периодов, определяемое кодом, загруженным во второй счетчик 12, Отработка устройством запрограммированной траектории начинается с того, чта первый счетчик 11 сбрасывается в нулевое состояние (цепи сброса на чертеже не указаны), Состояние счетчика 11 через первый коммутатор 2 поступает на адресные входы ОЗУ 3, 4, выбирая нулевую ячейку, Пусть движение начинается с разгона двигателя (режим переменной скорости), Тогда на выходах первого ОЗУ 3 формируются соответствующие сигналы, обеспечивающие выполнение этого режима, а на выходах второго ОЗУ 4 появляется код начальной скорости, который через регистр б поступает на установочные входы УДЧ 7. На выходе УДЧ 7 появляются импульсы, период следования которых определяется частотой, поступающей на вход УДЧ 7 с выхода генератора импульсов 5, и коэффициентом деления, заданные кодаи на установочных входах УДЧ 7, Эти импульсы, период следования которых апределяе. время отработки одного шага шагавь:м двигателем, т.е. его скорость, с выхода УДЧ 7 через элементы И 8, 9 поступают на вход коммутатора фаз 13. Первый же импульс с выхода управляемого делителя настать: 7 через первый элемент И 8 и второй коммутатор 10 попадает на счетный вход перВЫ з счетчика 11 и переключает его в следующее состояние, которое подается на адресные входы ОЗУ 3, 4. В результате происходит выборка данных из следующей ячейки. При этом, если режим движения с переменной скоростью не окончен, значения сигналов на выходах первого ОЗУ 3 не изменяется, а на установочные вхОдь 1 УДЧ 7 поступает новый код скорастл, в соответствии с которым изменяется период следования импульсов на входе коммутатора фаз 13 и скорость шаГОВОГО двиГателя, По Окончании разгона происходит переход к движению с постоянной скоростью. На последнем шаге. отрабатываемом в режиме переменной скорости, когда скорость достигает требуемой величины, с первого выхода первого ОЗУ 3 поступает сигнал, переводящий регисто б в режим хранения, обеспечивая фиксацию последнего кода скорости на установочных входах УДЧ 7 до окончания режима. УДЧ 7 отрабатывает очередной шаг, состояние первого счетчика 11 увеличивается на единицу и из следующей ячейки через четвертый выход первого ОЗУ 3 на управляющий 9 15 20 25 1.г .( 40 45 50 ь-.г о вход Второго коммутатора 10 поступает ло гический сигнал, подключающий вход первого счетчика 11 к выходу второго счетчика 12. Одновременна на выходах второго ОЗУ 4 появляется код перемещения, поступающий на установочные входы второго счет ика 12, а на пятом выходе первого ОЗУ 3 - си: нал, записывающий этот код в триггеры счетчика 12 и разрешающий его работу. Импульсы с выхода управляемого делителя частоты 7 поступают на "четный вход второго счет-:иха 12 и, когда количество этих импульсов сравняется с величиной загруженного кода, на Вь.ходе второго счетчика 12 появится:;,еаул;с, переключающий первый счегчик 11 в -леду.ащее состояние. Отработка перемещения;-г;е:;.;ена, и происходит переход к след,гщ у режиму. В режиме кратковременно, остановки, который ссуществляется -акже, ках и аежим движения с постоянной скоростью, одновременно с сигналом хранения, поступающим на управ- ЛЯющиЙ Вход реГкстаа б, нэ первый вход второго элемента И 9 с третьего выхода пеовсго ОЗ" .3 поступает сигнал уровня логическсгс С, Обеспечивая остановку шагового двигателя н Время отработки режима, 1(ог 1 а бует завеашена отработка полного пе;емещения, с Р ГороГО Выхода перБОГО ОЗУ 3 н первый Вход перВОГО элемента Л 8 пастуг:,ает сигнал лсгического "0", запаещаГощнй поступление импульсов с выхода УДЧВха,г комтатооа таз 13 и первого с етчика 11, Схе а зависает в этом состоя;ии и находтсг; нем да тех пар, пака в ОЗУустройства не записьвается инфарма" ция ; нова,. этапе движения шаГовг,;." дви"е л ОС "Гн "Ое 1 легдмам устройстве Высокая ибкость управления сксоастным оеж.,:мам шагового двигателя В сочетании с обеспеченлем высокой точности позициониаования, а также автономность устройства позволяют использовать ега В системах управления самыми разнооаразными шаговыми приводами. При этом достигается положительный техника-экономический зффектза счетунификации,роме тог, зависимость формирования более сло.- ных, па сравнению с прототипам, скоростных режимов позволяет увеличить ВремЯ звтанамноЙ работы устройства и тем самым уменьшить суммарное время общения ега с внешним устройством, В результате внешнее устройство может обслуживать больи ее числа периферийных устройств, чта приводит к удешевлению системы управления в целом,Формула изобретения Устоойство для управления шаговым двигателем, содержа.цее Генератор, управ 1693708ляелый делитель частоты, первый коммутатор, первое оперативное запоминающее устройство, регисгр, первый и второй счетчики, первый злемент И, коммутатор фаз и параллельный программируемый интерфейс с шинами адреса, дяНных и упря)3 ляющих сигналов, первый янал обмена которого подключен к псОВОм" мнформациОнному Входу первОГО коммутятооа, вьход КОТОООГО СОЕДИНЕН С ВДРЕСНЫМИ ВХОДЯМИ ПЕРВОГО ОПЕОЯТИВНОГО ЗЯПОМИНЯОЦЕгО УСТ- ройства, второй канал Гмена параллельного программируемого интерфейса ПОДКЛЮЧ 8 Н К, ИНфОМЯЦИОННЫМ ВХОДЯМ ПЕРВОГО ОперзтивнОГО запОминвюшеГО устройства, первая линия третьего (знала обмена ПаЯЛЛЕЛЬНОГО ПООГРЯММИЗУ 8 МОГО ИН Е)" фвйСЯ г)ОД)(ЛЮЧЕНЯ К УПОЯВ ВЯЛ)ЕМУ ВУОг ПВРВОГО ОПЕРЯТИВНОГО ЗаПОЛИНГ)ОЦЕГО ройства, а втораяк управляющему входу первого коммутатора, второй информациОнный ВхОд которого соединен с выходом ПЕРВОГО СЧЕТЧИКЯ, ПЕВОЙ ВЫХОД г)ЕРВОО Оперативно О запоминающего усройствя соедин 8 Н с уГ)рявллк)цим Входом регистра, а второй - с первым входом первого злемента И, второй вход которого подключен в ВЫХОДУ УПОаВЛЯЕМОГО ДЕЛИТЕЛЯ ЧЯСтоты вход управляемо-о,гелитег) чястсгж г.о): лОчен к генератор, з т л и, я;с щ е е с тем что, с целью рясширеч:я фуикциоиял;. - ных возмзжностей зя Гнет фозлиро,;знуП)Р(ЗИЗВОЛЬНОГ( ЗЯКОНЯ ИЗ.ЕНЕНИ СКЗг ОСТИ 5 10 15 20 ;)5 движения, в него введены второе оперятив ное запоминающее устройство, второй ксммутатор и второй злемент И, причем информационные входы второо оператив. ного запоминающего устройства соединены с выходами четвертого канала обмена параллельного программируемого интерфейсз, адресные входы второго Оперативного .я:.оминающего устройства обьединены с адресными входами перво о оперативного запоминающего устройства управляюгций ЕГО ВХОД - С УГРЯВЛЯЮЦИМ ВХОДОМ ПЕРВОГО оперативного запоминающего устройства, а ВЫХОДЫ СОЕДИНЕНЫ С УСТБНСЭ:)ЧНЫМЕ ВХОДЯ- ми Второго счетчика и инфорияционными Входами регистра, Выходы котОрОГс под ключены к установочным входам управляемого делителя частоть, тре;ий выход первого оперативного запоминающе о устройства соединен с первым входсм второго элемента И, четвертый выходс упргвляюьцим входом второго коммутатора, пятый выход - с управляющим входом второго счечика, выход первого злемента И подключен к втозому входу втооого злемента И, первому информационному входу второго (ОММУТЯТОРЯ И СЧ(ЭТНОМУ ВХОДУ ВТОРОГО СЧВТ чика, выход которого соединен с вторым инфорь,яционным входом РторОГО коммутатег)Я ВЫ ХО." Втог)ОГО (,ММУТЯТОРЯ ПОЯКЛЮлнВХО г 1 У ПОРВО, О Счгг ЧИКЯ а ВЫХОД ЧТГООГО .; "гМЕНТЯ- К ),ЕВУ КОММ(гтатгЗРЯ фяз.I Редактор Т. Шагова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4084 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5