Распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем

ЮЗ СОВЕТСКИХ ИАЛИСТИЧЕСКИ А УБЛИК 2 Р 8/00, Н 03 К 5/15 5) ГОСУДАРСТ 8 Е ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ хнолодство ниверо В ДЛЯ ШАГОтеМни- аговом(21) 4845002/07 (22).13,04,М (46) 07,02.92, Бюл, М 5 (71), Специальное конструкторско-те Гическое бюро с опытным произво при белорусском государственном у ситете им. В.И,Ленина (72) И,Й.Рудой, ВД.Телегин, В.В.Нии В,И.Лакизо . (53) 621.313.525 (088.8)(6) Авторское свидетельство СССР , й 1432719, кл. Н 02 Р 8/00, 1988.Авторское свидетельство ССО" В 1474822, кл. Н 02 Р 8/00, 1989. (54) РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ИМПУЛЬСО УПРАВЛЩИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электр ке и может быть использовано в абщиб электрокриводе на базе четырехфазных двигателей. Цель изобретения состоит в повышении надежности путем исключения от-. работки ложных щагов и выпадения из синхронизма при переключении режима коммутации. Распределитель содержит шины тактовых импульсов 1, реверса 2, выбора режима коммутации 3, стробирования 4, двоичный счетчик 5, пять мультиплексоров 6 - 10 триггер 11., элемент И 12, причем выходы мультиплексоров 6-9 являются выходами распределителя, а их адресные входы соединены с разрядными выходами двоич. ного счетчика 5. Повышение надежности рас-, пределителя обеспечивается благодаря корректному переключениюрежимов.коммутации при исключении возможности как выпадения 3 двигателя из синхронизма, так и отработки ложных шагов при переходах с одного режима коммутации на другой. 2 ил.5 10 20 30 40 45 50 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в шаговомэлектроприводе на базе четырехфазныхдвигателей,Известен распределитель импульсовдля управления четырехфазным шаговымдвигателем, содержащий шины управления,тактовых импульсов, реверса и двоичныйсчетчик, тактовый вход которого подключенк шине тактовых импульсов, а вход для раз. решения счета соединен с шиной управления,Недостатком данного устройства являются ограниченные эксплуатационные воэможности, Распределитель обеспечиваеттолько один режим четырехтактной коммутации с парным включением фазных обмоток в каждом такте коммутации, Враспределителе не обеспечивается и возможность стоянки с обесточенными обмотками без потери инФормации.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является распределительимпульсов для управления четырехфазнымшаговым двигателем, содержащий шинытактовых импульсов, реверса, выбора режима коммутации и стробирования, двоичныйсчетчик, первый, второй, третий и четвертыймультиплексоры, выходы которых являютсявыходами распределителя, стробирующиевходы подключены к шине стробирования,первый, второй, третий и четвертый информационные входы соответственно первого,второго, третьего и четвертого мультиплексоров связаны с шиной высокого потенциала, второй информационный вход первогомультиплексора соединен с третьим информационным входом второго, четвертым информационным входом третьего и первыминформационньм входом четвертого мультиплексоров, остальные входы первого, второго, третьего и четвертогомультиплексоров подключены к общей шине, а их первые и вторые адресные входысоединены соответственно с выходами первого и второго разрядов двоичного счетчика, вход для задания направления счетакоторого связан с шиной реверса.Недостатком известного распределите ля является низкая надежность, обусловленная возможностью отработки ложныхшагов и тем самым потери информации, атакже выпадения из синхронизма при переключениях режимов коммутации. К примеру, во время перемещений на частотах,близких к частоте приемистости шаговогодвигателя, и движении условно влево свключением одной фазной обмотки в каждом такте (1-4-3-2-1-,) переход на режим коммутации с парным включением обмоток при сохранении направления движения (41- 43-32-21-41-.) будет сопровождаться отработкой полутора шагов и ведет таким образом к потере информации с высокой вероятностью выпадения двигателя из сИнхрониэма, Аналогичная ситуация может иметь место и при переходе от режима с . парным включением обмоток к режиму с. поочередным включением фаэных обмоток при движении условно вправо, когда, например, при включенных первой и второй обмотках в следующем такте должна включиться третья фазная обмотка двигателя в пределах одного такта коммутации Цель изобретения - повышение надежности путем исключения возможности отработки ложных шагов и выпадения из синхронизма при переключениях режимов коммутации,Поставленная цель достигается тем, что в распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем, содержащий шины тактовых импульсов, реверса, выбора режима коммутации и стробирования, двоичный счетчик, первый, второй, третий и четвертый мультиплексоры, выходы которых являются выходами распределителя, стробирующие входы подключены к шине стробирования, первый, второй, третий и четвертый информационные входы соответственно первого, второ- го, третьего и четвертого мультиплексоров связаны с шиной высокого потенциала, второй информационный вход первого мультиплексора соединен с третьим информационным входом второго и четвертого, информационным входом третьего и первым информационным входом четвертого мультиплексоров, остальные информационные входы первого. второго, третьего и четвертого мультиплексоров подключены к общей шине, а их первые и вторые адресные входы соединены соответственно с выходами первого и второго разрядов двоичного счетчика реверса, дополнительно введены пятый мультиплексор, триггер и элемент И, первый вход которого обьединен с тактовым входом триггера и подключен к шине тактовых импульсов, выход связан с тактовым входом двоичного счетчика, второй вход соединен с выходом пятого мультиплексора, первый и четвертый информационные входы которого подключены к общей шине,На фиг,1 представлена функциональная схема распределителя импульсов для управления четырехфаэным шаговым двигателем; на фиг.2 - эпюры напряжений в узловых точках схемы на выходах элементов, позиционное обозначение каждого из5 10 15 30 40 45 50 оорых соасо фиг,1 указано в скобках рядом с порядковым номером эпюры напряжений.Распределитель содержит шины тактовых импульсов 1, реверса 2. выбора режима коммутации 3, стробирования 4, двоичный счетчик 5, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9 и пятый 10 мультиплексоры; триггер 11 и элемент И 12, первый вход которого объединен с тактовым входом триггера 11 и подключен к шине 1 тактовых импульсов, второй вход соединен с выходом пятого мультиплексора 10, первый и четвертый информационные входы которого подключены к общей шине, второй и третий информационные входы соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера 11, информационный вход которого подключен к шине 3 выбора режима коммутации и обьединен с первым адресным входом (А) пятого мультиплексора 10, второй адресный вход (В) которого связан с шиной 2 реверса и объединен с входом для задания направления счета двоичного счетчика 5, тактовый вход которого подключен к выходу элемента 1412, выходы первого и второго разрядов соединены соответственно с первыми (А) и вторыми (В) адресными входами первого 6, второго 7, третьего 8 и четвертого 9 мультиплексоров, выходы которых являются выходами распределителя, , стробирующие входы подключены к шине 4 стробирования, первый информациойный вход первого мультиплексора 6 объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора 7, третьим информационным входом третьего мультиплексора 8, четвертым информационным входом четвертого мультиплексора 9 и подключен к шине высокого потенциала (Еп), второй, третий, четвертый и первый,информационные входы соответственно первого 6, второго 7, третьего 8 и четвертого 9 мультиплексоров соединены с прямым выходом триггера 11, а остальные информационные входы первого 6, второго 7, третьего, 8 и четвертого 9 мультиплексоров подключены к общей шине. Элемент И 12 работает в инверсной логике. Распределитель работает следующим образом,При подготовке распределителя к рабо-. те двоичный счетчик 5 обнуляется, на шины реверса 2 и выбора режима коммутации 3 подаются потенциальные сигналы, соответствующие заданному направлению движения и выбранному режиму коммутации обмоток шагового двигателя, а триггер И устанавливается таким образом, чтобы уровень сигнала на его прямом выходе совпадал с уровнем сигнала на шине 3 выбора режима коммутации(цепи обнуления двоичного счетчика 5 и первоначальной установки триггера 11 стандартны и на фиг,2 не пока-заны). Пусть, к примеру, в исходный момент времени Т 1 на шину 2 реверса (эпюра 13) подан сигнал высокого уровня, обуславливаащий работу двоичного счетчика 5 в режиме прямого счета и соответственно д. жение условно вправо, а на шине 3(эпюра 14) установлен сигнал низкого уровня с пс:следу;ощей установкой триггера 11 (эпюра 15, присей выход) в нулевое состояние, далее с некоторой задержкой - на шину 4 стросирования, второй 7, третий 8, четвертый 9 мультиплексоры (эпюры 16-19 соответственно), и распределитель устанавливается в исходное состояние, при котором на выходе первого мультиплексора 6 (эпюра 16) присутствует сигнал высокого уровня, обуславливающий включение первой фазной обмотки двигателя.На второй вход элемента И 12 при при-веденных условиях с прямого выхода триггера 11 через пятый мультиплексор 10 (эп,ора 20) поступает разрешающий сигнал низкого уровня и при подаче на шину 1(эпюра 21) отрицательных тактовых импульсов последние проходят через открытый элемент И 12 (эпюра 22) на тактовый вход двоичного счетчика 5. На выходах последнего пои поступлении тактовых импульсов фор- мируется двоичный адресный код(00-01-10- 11-00- при движении вправо). обуславливающий выборку соответствующих информационных входов мультиплексоров 6-9 и тем самым формирование на выходах распределителя кодовых комбинаций (эпюры 16 - 19) в соответствии с задан,ным режимом четырехтактной коммутации с включением одной фазной обмотки в каждом такте (1-2-3-4-1-), При изменении направления движения путем подачи в момент времени Т 2 сигнала низкого уровня на шину 2 реверса (эпюра 13) на втором адресном входе (В) пятого мультиплексора 10 также устанавливается сигнал низкого уровня, что обуславливает прохождение сигнала низкого уровня с первого информационного входа пятого мультиплексора 10 на второй вход элемента И 12 и поддержание этого элемента в незапертом состоянии. Двоичный счетчик 5 после изменения уровня сигнала на шине 2 реверса начинает работать в режиме вычитания, формируя адресный код для мультиплексоров 6-9 в обратной последовательности (00-11-10-01-00-), благодаря чему обеспечивается формирование в обратной последовательности и выходных сигналов распределителя (эпюры 16 - 19),т.е. отработка деремещения в противоположном направлении (влево).При необходимости перехода на режим паркой коммутации фаз двигателя в процессе движения на шину 3 выбора режима коммутации, к примеру, в момент времени Т 3 подается потенциальный сигнал высокого уровня (зпюра 14), записываемый окончанием очередного тактового импульса в момент времени Т 4 (по переходу из 0 в 1) в триггер 11 (эпюра 15). На прямом выходе триггера 11 и на соответствующих информационных входах первого 6, второго 7, третьего 8 и четвертого 9 мультиплексоров появляется сигнал высокого уровня, обуславливая при движении влево подключение дополнительной фазной обмотки двигателя (эпюры 18 и 19) и отработку полушага в заданном направлении без изменения текущего адресного кода мультиплексора 6-9, так как в этих уславиях тактовый импульс, вызвавший изменение состояния триггера 11, не проходит на тактовый вход счетчика 5 через элемент И 12 (эпюра 22), на второй вход которого вплоть до ококчани 4 этого тактового импульса через пятый мультиплексор 10 (эпюра 20) поступает запрещающий сигнал высокого уровня с инверсного выхода триггера 11, благодаря чему исключается отработка полутора шагов при смене режима коммутации.При движении вправо с поочередным включением обмото и вышеописанном переключении режима коммутации в момент времени.Т 5 (логические единицы кэ обоих адресных входах пятого мультиплексора 10, эпюры 13 и 14) элемент И 12 остается открытым, но подключение дополнительной обмотки и штатный переход на рс.ким парной коммутации с отработкой полушага в заданном направпении (эпюры 18 и 19) происходит в момент времени Тб после увеличения адресного кода мультиплексоров 6-9, на единицу, т,е. после прохождения тактового импульса(эпюра 22), по окончании которого в данном случае меняется состояние как триггера 11 (эпюра 15), так и двоичного счетчика 5.Обратный переход с режима парной коммутации на режим с поочередным включением обмоток выполняется в распределителе аналогичным Образом с той разницей, что штатный полушаг Отрабатывается после , прохождения очередного тактового импульса без изменения текущего адреского кода при движении влево.Режим фиксированной стоянки и стоянки с обесточенными обмотками обеспечивается э предлагаемом распределителе соответственно путем прекращения подачитактовых импульсов на шину 1(например, от центрального блока управления), и при подаче сигнала высокого уровня на шину 4 стробирования. В последнем случае на всех выходах мультиплексоров 6 - 9 независимо От уровней сигналов из информационных и адресных входах появляются сигналы кизкого уровня, обеспечивающие обесточивание фазных обмоток шагового двигателя. Информация о состоянии распределителя в обоих режимах стоянки сохраняется в двоичном счетчике 5 и при возобновлении движения шаговый двигатель, начинает отработку перемещений иэ того же положе 10 ния, в котором произошел его остановПреимуществом предлагаемого распределителя является и то, что изменение уровня сигнала на шике 3 выбора режима коммутации в режиме фиксиоованной стоянки не приводит к отработке полушага, что было возможным в известном распределителе, Отработка шагов в распределителе на 20 чинается только после подачи тактовыхимпульсов на шину 1,Таким образом, распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем обладает более высокой надежностью в сравнении с известными техническими решениями, обеспечивая при ность как выпадения двигателя из синхронизма, так и потери информации 35 вследствие возможной отработки ложных шагов,Формула изобретения Распределитель импульсов для управления четырехфэзным шаговым двигателем,содержащий шины тактовых импульсов, реверса, выбора режима коммутации и стробирования, двоичный счетчик, первый, второй, третий и четвертый мультиплексоры, выходы которых являются выходами 45 распределителя, стробирующие входы подключены к шине стробирования, первый, второй, третий и четвертый информационные входы соответственно первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров соединены с шиной высокого потенциала, второй информационный вход первого мультиплексора соединен с третьим информационным входом второго, четвертым информационным входом третьего и первым информационным входом четвертого мультиплексоров, остальные информационные входы первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров подключены к общей шине, а их первые и вторые адресные входы соединены соответственно с выходами пер 30 любом переключении режимов коммутацииштатную отработку одного полушага в заданном направлении и исключая возмож1711317 10 фг) Составитель 8, АлфимовРедактор Н. Яцола Техред М.Моргентал Корректор Л. Бески аз 348 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 вого и второго разрядов двоичного счетчика, вход для задания направления счета которого связан с шиной реверса, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения отработки ложных шагов и выпадения из синхронизма при переключениях режимов коммутации, введены пятый мультиплексор, триггер и злемент И, первый вход которого обьединен с таковым входом триггера и подключен к шине тактовых импульсов, выход связан с тактовым входом двоичного счетчика, второй вход соединен с выходом пятого мультиплексора, первый и четвертый информационные входы которого подключены к общей шине, второй информационный вход связан с инверс- Б ным выходом триггера, третий информационный вход объединен с вторым информационным входом первого мультиплексора и подключен к прямому выходу триггеоа, информационный вход 10 которого связан с шиной выбора режимакоммутации и обьединен с первым адресным входом пятого мультиплексора, второй адресный вход которого соединен с шиной реверса,