Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем

(71) Специальногическое бюро спри Белорусскомситете им. В,И.Л(54) РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШЕСТИФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ(57) Использование: в шаговом электропроводе на базе шестифвзного двигателя, Сущность: распределитель иэ кодового задатчика, четырехразрядного двоичного счетчика с тактовым входом и входом реверса, элемента И-НЕ, инверторов, триггера, блока задания режимов коммутации, шести мультиплексоров позволяет повысить надежность путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходе. 1 ил.. 1 ч. 28 конструкт опытным государственина В.В,Нижн рско-технолороизводством енном универв и 6) 1. Авторское М 1083321, Н 02 2. Авторское ЬЬ 1631691, Н 02идетельство8/00, 1983,идетельство8/00, 1990,СССР Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе на базе шестифазного двигателя.Целью изобретения является повышение надежности путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходах распределителя.На чертеже представлена схема распределителя импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем.Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем содержит шину 1 "ход/стоп", кодовый задатчик 2, четырехразрядный двоичный счетчик 3 с тактовым входом 4 и входом 5 реверса, элемент И-НЕ 6, первый 7 и второй 8 инверторы, триггер 9, блок 10 задания режимов коммутации, первый 11, второй 12, третий 13, четвертый 14, пятый 15 и шестой 16 мультиплексоры, выходы которых являются выходами распределителя, первый информационный вход первого . мультиплексора 11 соединен со вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым информационными входами соответственно второго 12, третьего 13, четвертого 14, пятого 15 и шестого 16 мультиплексоров, второй, третий. четвертый, пятый и шестой информационные входы первого мультиплексора 11 подключены по кольцевой схеме аналогично информационному входу к соответствующим информационным входам второго 12, третьего 13, четвертого 14, пятого 15 и шестого 16 мультиплексоров, седьмой и восьмой информационные входы у каждого из мультиплексоров 11 - 16 объединены соответственно с первым и шестым информационными входами этого же мультиплексора, второй информационный вход первоГо мультиплексора 11 связан с общей шиной, а его первый, третий, четвертый, пятый и шестой информационные входы соединены с соответствующими информационными выходами блока 10 задания режимов коммутации, информационные входы которого подключены к выходам кодового задатчика 2, вход управления связан с шиной 1 "ход/стол", вход для задания тактности коммутации соединен с выходом ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР5 10 15 20 первого разряда четырехразрядного двоичного счетчика 3, вход разрешения счета которого подключен к управляющему выходу блока 10 задания режимов коммутации, выходы второго, третьего и четвертого разрядов соединены соответственно с первыми (А), вторыми (В) и третьими (С) адресными входами мультиплексоров 11 - 16, первый вход предварительной установки подключен ко входу 5 реверса и объединен с входом первого инвертора 7, выход которого связан с вторым и четвертым входами предварительной установки четырехразрядного двоичного счетчика 3, третий вход предварительной установки которого соединен с общей шиной, тактовый вход 4 объединен с входом второго инвертора 8, выход которого подключен к тактовому входу триггера 9, выход которого соединен с входом записи информации (Е) четырехразрядного двоичного счетчика 3, выходы третьего и четвертого разрядов которого подключены ко входам элемента И - НЕ 6, выход которого связан с информационным входом триггера 9.Устройство работает следующим образом,При включении и подготовке распределителя к работе на шине 1 "ход/стоп" устанавливается сигнал низкого уровня; четырехразрядный двоичный счетчик 3 обнуляется, триггер 9 устанавливается в единичное состояние (установочные цепи стандартны и на чертеже не отражены), а в кодовом задатчике 2 набирается ненулевой код требуемого режима коммутации. Блок 10 задания режимов коммутации преобразует поступающий на его информационные входы код режима в соответствующую совокупность потенциальных сигналов, подаваемую на информационные входы мультиплексоров 11-16,На управляющем выходе блока 10 задания режимов коммутации при наличии сигнала низкого уровня на шине 1 "ход/стоп" (либо при набранном нулевом коде в кодовом задатчике 2) присутствует сигнал низкого уровня, поступающий на вход разрешения счета четырехразрядного двоичного счетчика 3 и блокирующий счет при подготовке распределителя к работе, Блокировка четырехразрядного двоичного счетчика 3 путем подачи сигнала низкого уровня на шину 1 "ход/стоп" либо набором нулевого кода в кодовом задатчике 2 может быть использована и в процессе работы для реализации режимов соответственно фиксированной стоянки шагового двигателя либо стоянки с обесточенными обмотками при 25 30 35 40 45 сохранении информации о положении вала двигателя.После подготовки распределителя к работе на шину 1 "ход/стоп" подается потенциальный сигнал высокого уровня. На управляющем выходе блока 10 задания режимов коммутации при атом появляется разрешающий сигнал высокого уровня и четырехразрядный двоичный счетчик 3 начинает отсчитывать поступающие на его тактовый вход 4 отрицательные тактовые импульсы, увеличивая либо уменьшая свое содержимое на единичку с каждым тактовым импульсом соответственно при высоком или низком уровне сигнала на входе 5 реверса. Если при подготовке распределителя к работе в кодовом задатчике 2 был набран один из четырех возможныхдвенадцатитактных режимов коммутации, то уровень сигнала, поступающего с соответству 1 ощего информационного выхо- . да блока 10 на третий информационный вход первого мультиплексора 11 и связанные с ним информационные входы остальных мультиплексоров 12-16, будет изменяться с каждым тактовым импульсом соответственно уровню сигнала на выходе первого разряда четырехразрядного двоичного счетчика 3. При наборе одного из пяти возможных шеститактных режимов коммутации уровень сигнала на указанном информационном выходе блока 10 не изменяется в процессе отработки перемещений, оставаясь все время низким либо высоким.На выходах второго, третьего и четвертого разрядов счетчика 3 при подаче тактовых импульсов. после разрешения счета формируется двоичный код, изменяющийся по каждому второму тактовому импульсу. Поступая на соответствующие адресные входы мультиплексоров 11-16, этот код обеспечивает поочередную выборку информационных входов мультиплексоров, сигналы на которых сформированы блоком 10 задания режимов коммутации при поддержании сигнала низкого уровня на втором информационном входе первого мультиплексора 11 и связанных с ним информационных входах остальных мультиплексоров 12-16. С изменением адресного кода меняется и комбинация сигналов на выходах мультиплексоров 11-16, обеспечивая тем самым поочередное подключение фазных обмоток шагового двигателя по каждому такту при двенадцатитактной коммутации либо по каждому второму такту при выборе одного из шеститактных режимов коммута- ЦИИ,Каждый из подаваемых на вход 4 отрицательных тактовйх импульсов одновре 1830625 10 15 20 25 30 35 40 15 50 менно проходит на тактовый вход триггера 9 через второй инвертор 8, запись Вая своим началом (перепадом из 0 в 1 на выходе второго инвертора 8) в триггер 9 уровень сигнала с его информационного входа, т.е, с выхода элемента И-НЕ б. Если четырехрэзрядный двоичный счетчик 3 работает, к примеру, в прямом счете, то высокий уровень сигнала на выходе этого элемента, перезаписываемый началом следующего тактового илпульса в триггер 9, будет поддерживатьсл до тех пор, пока состояние счетчика 3 не станет равным 12, т,е. Вплоть до прохождения двенадцатого тактового Импульса, После подачи двенадцатого тактового импульса на выходах третьего и четвертого разрядов счетчика 3 появятся сигналы высокого уровня, обуслэв 11 вэащие формирование сигнала низкого уровня на информационнол входе триггера 9 и установку вала шагового двигателя в исходное состояние, соответствующее нулевому адресному коду с выборкой первых инфор" мационных входов мультиплексоров 11-16, соединенных с седьмыми информационными охадами, считываемыми при подаче уровня логического нуля с Выхода Второго разряда счетчика 3 на младший адресный вход (А) каждого из мультиплексоров 11-16 и уровней логических единиц на старшие адресные входы (В и С) этих мультиплексоров.Началом следующего, т.е. тринадцатого, тактового импульса В триггер 9 записывается сигнал низкого уровня, разрешающий запись инфорлЭции В четьрехразрядный счетчик 3, С учетом инверсии сигнала на первом иноерторе 7 о первый разряд счетчика 3 при прямом счете практически по началу тринадцатого тактового импульса заносится единичка, обуславливающая отработку шага при две. надцатитактных режимах коллутации либо не влияющая на положение вала двигателя при шеститактных режимах, в то время как на выходе элемента И - НЕ 6 восстанавливается сигнал высокого уровня, а на адресные входы мультиплексоров 11 - 16 подается нулеоой код, идентичный по своему действио коду, сформированному счетчиком 3 после подачи доеЭдцатаго тактового импульса,По окончании тринадцатого тактового импульса содержимое счетчика 3 не меняется, так как его тактовый вход заблокирован сигналом низкого уровня по входу разрешения записи информации, Очередная единичка занесется о счетчик 3 окончанием четырнадцатого импульса после снятия сигнала разрешения записи, т,е. После того, как по началу этого импульса в триггер 9 запишется сигнал высокого уровня с выхода элелентэ И-НЕ б и сче ику 3 Вновь Будет разрешен счет, В Дальешел Вышеописанный процесс с корректной перезаписью информации з счетчик 3 после прохождения кэждОГО двенэдцэтОГО тэктаБОГО имгульсэ повторяется, обеспечивая формирование адреснага кода без каких-либо просечек и прарезак нэ Выходах распределителя,При изменении направления движения путем подачи сигнала низкого уровня на Бхад 5 реверса чегырехрэзрядный двоичный счетчик 3 начинает работать в режиме гычигэния, По окончании ероага тактового импульса паследастиже;1 я нулевога состоя:ия нэ всех рэ 1 рядых 11:Ходах счетчика 3 появятся уровни ЛОГ 1 еских дниц, чта соОтветствует коду ч 1 слэ 15, 1.э инфармдцианОм Бхсде триГГерэ 9 устанэВливэстся ри нал 1,; . а О,ровя зэписэн 1 р БОи- гер 9 гО эчалу второго тактового мпульса, В с."ти 3- ал буд": зэест" и ГОД числа 10, чта ведет к появлениа си-нала низксгаровня . Выходах первого разряда (атрэбат:э шага при . Бснздцэтитактпам режил 8 комлг,тации) и тоетьего разряда. Сигнал Бысакага уровня на Выходе элемента И НЕ 6 Басстэнэвлиьэетс 1, э подаваемыы ПРИ ЭТОМ НЭ ЭДОБСНЫ 8 ВХОДЫ МУЛЬТИПЛЕКСО- роь 11 - 16 КОБ 101) подтверждает выборку шестл информационных Входов, считываемых идентична предшествующему состоянию счетчика 3, когда на все адресные ВМОДы мультиплекссрОБ 11 - 16 пОДэоэлись уровни логических дниц ,111), обеспечивающие переда-у на БыходьОаспределТвля сиГ 1 элОБ с Восьмых инфарлэцианных ВХОДОБ, СБЯЗЭННЬХ С ШССТЫМИ ИнфОРМЭЦИ- анными входами о каждом из мультиплексоров, Па началу третьего тактового импульса блокировка счета снимается и содержимое счетчика 3 вновь начинает уменьшаться на единичку с каждьгл тактовым импульсом ВПЛОТЬ ДО ДОСТИЖБНИЯ НУЛВООГО СОСТОЯНИЯ после чего Вышеописанный процесс повторяется. Тел сэмьм и В режим 8 вычитания,т,е, при отработке перемещений В обратном направлении, комбинация Выхадньх сиГнэ лов также леняется корректно, без просечек нэ Выходах лультплексарав гОИ испальзаВэнии состоя ля 15 счетикэ 3, рэбатающе" га В режиме пересчета на 12, в качестве штатнОГО состав 1 ия,Таким образам, предлагаемый распределитель импульсоо для управления шестифэзным шаговым двигателем илеет, Бсравнении с известным техническим решением, более высокую надежность благодаря использозанию присущих прототипу избыточных состояний счетчика о качестве штат 1830 б 12ных рабочих состояний и исключению помеховых сигналов, в т.ч. синхронных помех, на выходах распределителя, причем как перезапись информации в четырехразрядный двоичный счетчик для обеспечения корректного пересчета на 12, так и формирование адресного кода выполняется в распределителе по тактовым импульсам.Формула изобретения Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем, содержащий кодовый задатчик, четырех- разрядный двоичный счетчик с тактовым входом и входом реверса, элемент И-НЕ, шесть мультиплексоров и блок задания режимов коммутации, информационные входы которого подключены к выходам кодового задатчика, вход управления связан с шиной "Ход/стоп", вход для задания тактности коммутации соединен с выходом первого разряда четырехразрядного двоичного счетчика, выходы второго, третьего и четвертого разрядов которого подключены соответственно к первым, вторым и третьим адресным входам мультиплексоров, выходы которых являются выходами распределителя, первый информационный вход первого мультиплексора соединен с вторым, третьим, четвертым, пятыми шестым информационными входами соответственно второго, третьего, четвертого, пятого и шестого мультиплексоров, второй, третий, четвертый, пятый и шестой информационные входы первого мультиплексора подключены к соответствующим информационным входам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого мультиплексоров по кольцевой схеме аналогично первому информационному входу первого мультиплексора, второй инфор-.мационный вход первого мультиплексора 5 связан с общей шиной, первый, третий; четвертый, пятый и шестой информационные входы подключены к соответствующим информационным выходам блока задания режимов коммутации, управляющий выход 10 которого соединен с входом разрешения. счета четырехразрядного двоичного счетчи-.ка, первый вход предварительной установки которого обьединен с входом реверса, третий вход предварительной установки связан 15 с общей шиной, выходы третьего и четвертого разрядов подключены к входам элемента И-НЕ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем иск- .лючения избыточных состояний и помехо вых сигналов на выходах распределителя, внего введены триггер, первый и второй инверторы, входы которых соединены соответственно с входом реверса и тактовым входом четырехразрядного двоичного счет чика, второй и четвертый входы предварительной установки которого подключены к выходу первого инвертора, выход второго инвертора соединен с тактовым входом триггера, информационный вход которого 30 соединен с выходом элемента И-НЕ, а выход - с входом записи информации четырех- разрядного двоичного счетчика, седьмой и восьмой информационные входы каждого мультиплексора обьединены соответствен но с первым и шестым информационнымвходами этих же мультиплексоров.1830612Составитель В, Нижниковдактор Н. Егорова Техред М. Моргентал Корректор С, Юск аказ 2527 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035,.Москва, Ж. Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10