Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

112Изобретение относится к управленттюэлектрическими машинами, а именношаговымц двигателями, и может бытьиспользовано на дискретном электроприводе повышенной точности,Цель изобретения - упрощение и повышение надежности,На чертеже приведена Аункцттональная схема устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю.Устройство содержит распределитель 1 импульсов, логические элементы И 2 по числу ттаз двигателя, связанные выходами с входами усилителей 3 мощности, коммутирующих Аазы 4 шагового двигателя, а первыми входами - с выходами распределителя 1, блок 5 дробления шага, подключенный прямым и инверсным выходами к вторым входам элементов И 2, Блок 5 дробления шага вклточает реверсивный счетчик 6, выхо" ды заема и переноса каторага через логический элемент ИПИ 7 подклнчецы к его входу автореверсировация и одновременна к тактовому входу распределителя 1, а входы счетттьттт установки в исходное состочние и ручного ре. версцравания - к саатгетствующим шинам управления "Т ", "Уст. 0" иРеверс", двоичный счетчик 8, тут.тттплексор 90 каналов па один, логарифмический счетчик 10, Управтттшттие (адресттые) входы мультиплексора 9 подключены к выходам двоичцх разрядов счетчика 8, а коммутируемые - к выходам дтоттчттьтх разрядов реверсивного счетчика 6, Прямой О и инверсный, Я выходы мультиплексора 9 подключены к вторым входам элементов И 2, взятых через один, Счетный вход счетчика 8 подключен к вьтхоДу,ттагаритмического счетчика, вход катарага соединен с шиной Т,ы на которую поступают импульсы высокой частоты. ЛагартФи- ческий счетчик 10 содержит двоичный счетчик 11, счетным входам соединенный с шинаи Ты", пазцццанптй счетчик 12, логический элемент ИЛИ 13, соединенный выходом со счетным входом двоичного счетчика 8, а также со счетным выходом позиционного счетчика 12 и с входом установки в исходное состояние двоичного счетчика 11, лагтцтеские элементы И 14, выходы которых соединены с входамц логического эле:- мента ИЛ 11 13, вторые входы - с выходами разрядов двоичного счетчика 11, а первые входы - с выхадамц пазиццац 675832ного счетчика 12, Логаридттическийсчетчик 10 подключен входом установкив исходное состояние к выходу переноса счетчика 8, Двоичный счетчик 8 илагариомический счетчик 10 образуютФормирователь адресного кода.Устройство работает следутошим образом.В первоначальном состоянии на шину10 "Уст, 0" падается сигнал установки висходное состояние. При этом реверсивный счетчик 6 устанавливается внулевое исходное состояние, а распределитель 1 - в положение, при котором15 в единичном логическом состоянии находится первая половина его выходов,например для четтрехАазттого двигателя выходы "Вьтх, 1" ц "Рых, 2". В соответствии с требуемым направлением20 вращения к шине Реверс прикладывается единичный или нулевой уровни потенциалов.Мультиплексор 9 поочередно коммутирует выходы двоичных разрядов ре 25 версивнога счетчика 6 на свой прямойвыход О, а на инверсном выходе 71мультиплексора 9 присутствует инверсный относительно выхода О логическийуровень, При этом время, в течение:0 которого каждыц разряд реверсивногосчетчика 6 каммутируется на выходымульгцплексора 9, определяется весомэтого разряда и относительно временикоммутации младшего смежного разрядаувеличивается вдвое. Например, второй35двоичный разряд реверсивного счетчика 6 коммутируется мультиплексором 9на время, в два раза большее временикоммутации младшего первого разряда,а более старший третий разряд ревер 40сивттсго счетчика 6 коммутцруется навремя, в два раза большее времевикоммутации второго разряда и в четьрераза больше времени коммутации первого разряда, Такитт образам, длцтель 45пасть коммутации различных разрядовреззрсивттого счетчика 6 мультиплексо-рам 9 соотносятся между собой так же,как и веса соответствующих двоичныхразрядов,50Для реализации описанного законакоммутации выходов реверсивного счетчика 6 мультиплексором 9, праизнадящтм ее согласно двоичному коду на его управляющих входах, подключенных к выходам счетчика 8, на счетный вход последнего подаются импульсы с соединенного с нцы выхода тогарттймического6583 1 О 15 счетчик 11 число два, и появившийся 25 30 входами с выходами элементов И 14, также появляется единичный логический уровень, который по цепи обратной связи поступает на вход установки в исходное состояние двоичного счетчика 11 и устанавливает его выходы в нуле- левое состояние, что приводит к установлению нулевого логического уровня на выходах элемента ИЛИ 13, С выхода последнего импульс поступает на счетный вход двоичного счетчика 8. На вы 40 ходе его до поступления импульса существовал нулевой кодовый набор, сообщаемый управляющим входам мультиплексора 9, в соответствии с которым мультиплексор 9 коммутировал на свой выход, подключенный к своему первому входу, напряжение первого выхода реверсивного счетчика 6. После поступления импульса на счетный вход двоичного счетчика 8 на его выходах и на управляющих входах мультиплексора 9 появляется единичный кодовый набор, в соответствии с которым мультиплексор 9 коммутирует на свой выход напряжение второго выхода реверсивного счет чика 6. Импульс с выхода элемента ИЛИ 13 поступает также на счетный вход позиционного счетчика 12, который пе 1 к-) к 2вь3 12 счетчика 10, На счетный вход двоичного счетчика 11 непрерывно поступают с шины Тыимпульсы высокой частоты, Рассмотрение работы счетчика 10 начинается с момента, когда, например, с выхода переноса счетчика 8 импульсный сигнал переполнения последнего поступает на вход установки в исходное состояние позиционного счетчика 12. Последний устанавливается в состояние, при котором единичный логический уровень присутствует только на первом позиционном выходе, соединенном с входом элемента И 14, другой вход которого подключен к первому выходу двоичного счетчика 11. Двоичный счетчик 8 самостоятельно устанавливается в нулевое исходное состояние в момент выработки им сигнала переполнения, Первый же импульс на шине "Т , " устанавливает двоичный счетчик 11 в единичное состояние, Появившийся при этом на его первом выходе единичный логический уровень приво-. дит к появлению единичного логического уровня на выходе элемента И 14, соединенном своими входами с первыми выходами двоичного счетчика 11 и позиционного счетчика 12. На выходе элемента ИЛИ 13, соединенного своими реходит в свое следующее состояние,характеризующееся наличием единичного.логического уровня только на второмпозиционном выходеОчередной импульсна шине "Тц " устанавливает двоичныйсчетчик 11 в единичное состояние, однако через элемент И 14, подключенныйвходом к первому выходу двоичногосчетчика 11, единичный логическийуровень на вход элемента ИЛИ 13 не проходит из-за наличия нулевого логического уровня на другом входе этогоэлемента И 14. Следующий импульс нашине "Тьц " записывает в двоичный на его втором выходе единичный логический уровень появляется на выходеэлемента И 14, один вход которого соединен с вторым выходом двоичного счетчика 11, а другой - с вторым позиционным выходом позиционного счетчика 12, имеющим единичный логическийуровень. Далее единичный логическийуровень появляется на выходе элемента ИЛИ 13, что влечет установку в исходное состояние двоичного счетчика11, а с выхода элемента ИЛИ 13 импульс поступает на счетный вход счетчика 8 и записывает в него число два,в соответствии с которым мультиплексор 9 коммутирует .на свой выход напряжение третьего выхода реверсивного счетчика. 6, Импульс с выхода элемента ИЛИ 13 поступает также на счетный вход позиционного счетчика 12, который переходит в следующее состояние, характеризующееся наличием единичного логического уровня только на третьемпозиционном выходе. Теперь для появления импульса на выходе элемента ИЛИ13 и коммутации мультиплексором 9следующего выхода реверсивного счетчика 6 необходимо появление четырехимпульсов на шине "Ты ". Таким образом, коммутация младшего первого выхода реверсивного счетчика 6 на выходмультиплексора 9 происходит в течениеодного периода высокочастотных тактовых импульсов на шине "Т ", второго выхода - в течение двух периодов,третьего выхода - в течение четырехпериодов, четвертого выхода - в течение восьми периодов и так далее. Длительность коммутациикаждого издвоичных выходов реверсивного счетчика 6 определяется соотношениемТ= (2 -1) ььПока на выходах реверсивного счет чика 6 присутствует исходный нулевой кодовый набор, на прямом О выходе мультиплексора 9 постоянно создается нулевой, а на инверсном Ц - единичные логические уровнИ. В результате взаимодействияэтих сигналов с единичными сигналами на выходах "Вых. 1" и "Вых. 2" распределителя 1 на выходе элемента И 2 первого канала создается единичный уровень. Усилитель 3 мощно 35 сти первой Аазы 4 двигателя обеспечивает при этом протекание в ней номинального тока. 1 н,При поступлении на шину "Т первого управляющего импульса низкой частоты в реверсивном счетчике 6 записывается единица. При этом за период Т коммутации импульсов с выходов счетчика б мультиплексором 9 на прямом выхоДепоследнего появляется единичный логический уровень на вре"45 мя 2 Ь- )к ЬЫС ЬЬ 1 Са на инверсном выходе с 1 на это же . время С с периодом Т появляется нулевой логический уровень. Эти сигналы с выходов мультиплексора 9, проходя через элементы И 2 к усилителям 3 мощности, создают токи величиной 50 55 Т -(2 - 1) С ьь -вы,с.(2" - 1) 5 12675 где К , - весовой коэААиццент двоичного выхода;- период высокочастотных такьыстовыхимпульсов на шине11 Т11ЬЬ 1 С5Когда на выходе счетчика 8 набирается максимальный двоичный код, эквивалентный его коэ 44 ициенту пересчета и соответствующий коммутации мультиплексором 9 на свой выход последнего старшего разряда реверсивного счетчика 6, появление очередного импульса на счетном входе счетчика 8 вызывает появление импульсного сигнала переполнения на его выходе переноса. Этот 15 сигнал подается на вход установки в исходное состояние позиционного счетчика 12, и устанавливает счетчик 11 в нулевое состояние, Описанный цикл коммутации импульса выходов реверсив ного счетчика 6 мультиплексором 9 повторяется непрерывно с периодомво второй Аазе.В последующих тактах поступления импульсов па шину "Т , " происходит дальнейший пересчет импульсов в реверсивном счетчике 6. За период Т на прямом выходе Ц мультиплексора 9 появляется единичный логический уровень на суммарное время Ек 1 а,угде а - логический уровень-го выхода реверсивного счетчика 6; - время коммутации .-го выхода., имеющего весовой коэААициент К,На инверсном выходе Я мультиплексора 9 появляется нулевой логический уровень на это же суммарное время в течение периода Т. Это приводит кМк ступенчатому уменьшению тока: в х М1 1 - в первой Аазе и его увеличе 23 4 М ниюф - 1- 1- -1 -- -хММ х 1 ; --- 1 - во второй Аазе. В Одновременно с этим на выходе переноса реверсивного счетчика 6 Аормипоследнем М-м такте этого полуцикла Функционирования устройства на выходах реверсивного счетчика б Аормируется максимальный код, соответствующий его .коэААициевту пересчета, характеризующийся наличием единичного логического уровня на всех выходах этого счетчика. При этом на прямом Я и инверсном О выходах мультиплексора 9 присутствукт соответственно единичный и нулевой логический уровни, в результате на выходе элемента И 2 второго канала создается единичный .логический уровень, а усилитель 3 мощности второй Фазы 4 двигателя обеспечивает протекание в ней номинального тока Х,.Формула изобретения 7 1267583 8руется единичный сигнал, который че- постоянной времени двигателя, чтобырез логический элемент ИЛИ 7 поступа- обеспечить допустимые пульсации токает на тактовый вход распределителя 1 при осуществляемой широтно-импульснойи изменяет его состояние так, что модуляции фазных напряжений,единичные логические уровни появляют- Разрядность реверсивного счетчикася на выходах "Вых. 2" и "Вых. 3" 6, равная числу коммутируемых входовраспределителя 1. Одновременно по це- мультиплексора 9, определяется формупи обратной связи через элемент ИЛИ лой7 на вход автореверсирования реверсивного счетчика 6 поступает единич- и = 1 ор (Я + 1).ный сигнал, изменяющий первоначальное Разрядность двоичного счетчика 8,направление пересчета. равная числу управляющих входовЭтим завершается первый полуцикл мультиплексора 9, определяется формуфункционирования устройства при кото- лой ш = 1 оя и, Разрядность двоичногором эа И тактов поступления импульсов 15 счетчика 11, количество входов эле-,на шину "Ти" в первых двух фазах мента ИЛИ 13 и количество позиционных4 двигателя осуществляется линейное выходов позиционного счетчика 12 равМ ступенчатое изменение тока - умень- ны и,шение в первой фазе и одновременное В отличие от прототипа все логичеувеличение во второй. Ступенчатое из ские узлы устройства имеют количествоменение тока в смежнык фазах двигате- входов и выходов, меньше коэффициенталя приводит к ступенчатому повороту дробления шага И. Например, мультипсуммарного вектора электромагнитного лексор 9 предлагаемого устройства примомента и соответственно ротора. В при И + 1 = 256 имеет всего и =результате ротор отрабатывает И дроб- р 5 = 1 оо; (И + 1) = 8 коммутируемых иных шагов величиной ш = 1 оя и = 3 управляющих входа, чтопозволяет реализовать его всего на1 ос-д 0 Д йодной цифровой интегральной схемесредней степени интеграции, а реалигде Е - величина основного шага.зация всего предлагаемого устройстваВторой полуцикл функционирования возможна на нескольких интегральныхустройства аналогичен расс схемах распространенных серий 133,с той лишь разницей, что реверсивныйВ то же время мультиплексорсчетчик 6 работает в режиме обратногопрототипа при И + 1 = 256 должениметь также 256 адресных входовлинейно-ступенчатому уменьшению ка чего необходимо применять более трехво второй фазе 4 и его линейно-сту- десятков аналогичных интегральныхпенчатому увеличению в третьей фазе4. В такт обнуления, реверсивного.должен содержать И - 1 = 254 выхо а,д Р = хода.Этим достигается цель изобретения -счетчика б на его выходе заема выраупрощение устройства и повышение егобатывается импульс, который по цепинадежности. Кроме того, без измененияобратной связи автоматически меняетконструкции легко изменять коэффициего направление счета и переключает .ент дробления от 2 до 2 где К - чираспределитель 1 в другое состояние,У45сло информационнык входов у мультиПоследующие циклы работы устрой- плексора,ства происходят аналогично описанномупервому циклу,Реверсирование предлагаемого устройства осуществляется путем измене. Устройство для управления шаго,ц 50ния ранее приложенного на шине Ре- . вым двигателем с дроблением шага, соверс" логического уровня на обратный. держащее распределитель импульсов,При этом изменяются на обратные опи- элементы И по числу фаз двигателя,санные процессы изменения кодов пере- соединенные выходами с входами усилиключения в распределителе 1, реверси- телей мощности, первыми входами - свном счетчике 6 и мультиплексоре 9. выходами распределителя импульсов,55Частота тактовых высокочастотных вторыми вкодами - с прямым и инверсимпульсов на шине "Т ы " выбирается ным выходами блока дробления шага,исходя из величины электромагнитной включающего элемент ИЛИ, реверсивныйСоставитель Б.АлфимовТехред Й,Попович Корректор Л,Пилипенко Редактор А.Гулько М Ю Заказ 5832/5 б Тираж 631 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/59 12 б счетчик, соединенный счетным входом с шиной низкочастотных импульсов, а выходами заема и переноса - с входами элемента ИЛИ, подключенного выходом к тактовому входу распределителя импульсов и входу автореверсирования реверсивного счетчика, мультиплексор, прямой выход которого подключен к вторым входам элементов И, взятых через один, а инверсный выход - к вторым входам остальных элементов И, и формирователь адресного кода, подключенный выходами к адресным входам мультиплексора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, коммутируемые входы мультиплексора в порядке возрастания номеров соединены с разрядными выходами реверсивного счетчика в порядке возрастания разрядов, формирователь адресного кода снабжен двоичным счетчиком и Логарифмическим счетчиком, счетный вход которого сое 7583 0динен с шиной высокочастотных импульсов, выход со счетным входом двоичного счетчика выход которого соединен с адресными входами мультиплексора, 5а выход переноса - с входом установки логарифмического счетчика в исходное положение2. Устройство по п,1, о т л и ч а 1 р ю щ е е с я тем, что логарифмическийсчетчик содержит двоичный счетчик,позиционныи счетчик, элементы И почислу разрядов двоичного счетчика ивыходов позиционного счетчика, элемент ИЛИ, выход которого соединен сосчетным входом позиционного счетчика, выходы элементов И соединены свходами элемента ИЛИ, первые входы -с выходами позиционного счетчика,вторые входы - с выходами разрядовдвоичного счетчика, а счетный входпозиционного счетчика соединен с шиной высокочастотных импульсов.