Устройство для программного управления шаговым двигателем

(57) Изобрете тике и может многопрограмм фазным и четы гателями. Цел чение многоре фазным и четы п ления тре овым двиОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ Св 4044948/24-2431,03,8615.11,87, Бюл. У 4(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТ ие относится к авто ыть использовано дл ого управления трех ехфазным шаговыми дизобретения - обес жимного управ ехфазным шаг гателем. Для создания режимов коммутации фаз четырехфазного шаговогодвигателя к шине 14 прикладываетсянуль, т,е, с выхода элемента И 7на вход разрешения параллельной записи счетчика 1 подается нуль. Благодаря этому обеспечивается пересчетсчетчика 1 с полным коэффициентомК=8, Для создания режимов коммутациифаз трехфазного шагового двигателяк шине 14 прикладывается единица,и в такт достижения счетчиком 1 кодапересчета 011 на вход разрешенияпараллельной записи счетчика 1 с выхода элемента И 7 подается единицаи разрешается параллельная запись информации по входам Р 1-РЗ счетчика 1.При несимметричных режимах коммутация фаз происходит на каждом такте,а при симметричных режимах - черезодин такт. 3 ил., 2 табл.Изобретение относится к автоматике и может быть использовано длямногопраграммного управления кактрех, так и четырехфазными шаговымидвигателями,Цель изобретения - обеспечениемногорежимного управления трехфазными четырехфазным шаговым двигателем,На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг, 2и 3 - временные диаграммы работы устройства в различных режимах управления для трехфазного и четырехфазногошагового двигателя. 15В табл1 и 2 даны коды переключения выходных каналов и коды управления соответственно для трех- и четырехфазных двигателей,Устройство содержит (фиг. 1) реверсивный двоичный счетчик 1, входы2 тактирования, 3 обнуления и 4 реверса, нулевую шину 5 источникапитания, четыре мультиплексора 6-6,элементы И 7, ИЛИ 8, НЕ 9, шины 1012 управления режимом, шину 13 выборасимметричности режима, шину 14 управления режимом,Устройство для программного управления шаговым двигателем работаетследующим образом.Перед созданием каждого из возможных режимов переключения выходовустройств на вход 3 подается сигналобнуления, в результате которогосчетчик 1 устанавливается в нулевоесостояние, К входу реверса 4 и к шинам 10-14 прикладываются требуемые длякаждого режима (в соответствии стабл, 1 и 2) кодовые комбинации нулевых и единичных логических уровнейпотенциалов. При подаче тактирующихимпульсов на шину 2 происходит потактный пересчет счетчика 1, поочередная выборка информационных входовмультиплексоров 6-6 и соответствую бщее переключение их выходов, Реверсустройства осуществляется изменениемпотенциала на входе 4,Симметричными режимами коммутации 50 фаз шагового двигателя являются режимы, при которых число одновременно возбужденных фаз (условно соответствующих единичному логическому состоянию) от такта к такту не меняются. В случае трехфазного двигателя возможны два таких симметричных режима: режим поочередной коммутации фаэ, при котором в каждом такте переключения возбуждается одна фаза(и = 1), и режим парной коммутациифаз, при котором в каждом такте возбуждаются две смежные Фазы (и = 2),В случае четырехфазного двигателявозможны три таких режима; поочередный (и = 1), парный (и = 2) и тройной (и = 3) режимы коммутации.При несимметричных режимах коммутации Фаз число одновременно возбужденных фаз от такта к такту меняется на единицу, Так, например, вслучае единственно возможного длятрехфазного шагового двигателя несимметричного режима (табл, 2) вкаждом такте коммутации возбуждаетсято одна, то .цве смежные фазы, Поэтому принято считать, что в этом режиме максимальное число возбужденныхфаз в различных тактах равно двум(и = 2), В случае четырехфазногошагового двигателя возможны два несимметричных режима с максимальнымичислами одновременно возбужденныхфаз п=2 и и= 3 (табл, 1).Для создания режимов коммутациифаз четырехфазного двигателя к шине14 прикладывается нулевой потенциал,что приводит к подаче (через элемент И 7) нулевого потенциала к Ч-входу разрешения параллельной записисчетчика 1, Благодаря этому обеспечивается пересчет счетчика 1 с полным коэффициентом К = 2 = 8. Длясоздания режимов коммутации фаз трехфазного шагового двигателя к шине14 прикладывается единичный потенциал, В результате этого в такт достижения счетчиком 1 кода пересчета011 к Ч-входу счетчика (через элемент И 7) прикладывается единичныйпотенциал и разрешается параллельнаязапись информации по входам В-Псчетчика 1, При этом если задан прямой порядок переключения Фаз (т,е.на входе 4 реверса присутствует единичный потенциал), то счетчик 1обнуляется, а если задан обратныйпорядок (т,е, на входе 4 имеется нулевой потенциал), то счетчик 1 переводится в состояние 101, Благодаряэтому обеспечивается пересчет счетчика 1 с неполным коэффициентом К =2 -2 = 6,Переход с несимметричных режимовк симметричным режимам коммутациифаз шагового двигателя в заявленномустройстве обеспечивается прежде20 55 всего изменением нулевого потенциалана единичный на шине 13 (см, табл, 1и 2) . Это приводит к установлению постоянного единичного потенциала на выходеэлемента ИЛИ 8 и, тем самым, к исключению первого разряда счетчика 1из процесса потактного переключенияуровней потенциалов на определенныхинформационных входах мультиплексоров 6, В результате этого переключение выходов устройства производитсячерез один такт поступления на вход2 тактирующих импульсов, Переход же .от одного симметричного режима на 15другой симметричный или же переходот одного несимметричного режима надругой несимметричный режим производится соответствующим изменениемлогических потенциалов на шинах10-12 (см, табл, 1 и 2), Переход срежимов управления четырехфазнымшаговым двигателем (табл, 1) к режимам управления трехфазным шаговымдвигателем (табл, 2) осуществляетсяизменением нулевого потенциала наединичный на шине 14. Это приводитк вводу в действие ранее апрещенного по входу элемента И 7 и, тем самым,перестройке коэффициента пересчетасчетчика 1 с К= 8 на К, = 6,В связи с тем, что управляющиевходы мультиплексоров 6,-6 управляются от выходов второго и третьегоразрядов счетчика 1, а их определенные информационные входы управляются(через элемент ИЛИ 8) от шины 13и первого разряда счетчика 1, переключения выходов при несимметричныхрежимах коммутации фаз (см, фиг, 2при и = 2 и и = 3 и фиг, 3 при40п,л = 2) происходят на каждом такте,а при симметричных режимах(см. фиг, 2 прип =1; п=2,п = 3 и фиг, 3 при п= 1 и и =2) -через один такт. Это позволяет сохранить среднюю скорость вращениявала двигателя при переходе с какого-либо несимметричного режима налюбой симметричный режим коммутациифаз.50 Для управления четырехфазным шаговым двигателем информация снимается со всех выходов устройства, а для управления трехфазным двигателем - с выходов первого, второго и четвертого мультиплексоров 6 6 и 6(выход мультиплексора 6при этом не используется). В связи с тем что все логические состояния двоичного счетчика 1 (единственного узла устройства, содержащего элементы памяти) являются рабочими (т.еиспользуются для формирования выходных кодовых комбинаций переключения фаз двигателя), пред" лагаемое устройство лишено информационной и логической избыточности и, стало быть, обладает высокой надежностью функционирования.Таким образом, благодаря дополнительно введенным элементам и связям устройство позволяет обеспечить все возможные режимы переключения фаз 3- и, 4-фазных шаговых двигателей. формула изобретения Устройство для программного управления шаговым двигателем, содержащее первый, второй, третий и четвертый мультиплексоры, реверсивный двоичный счетчик, элемент ИЛИ и ис- точник питания, входы элемента ИЛИ соединены с шиной выбора симметричности режима и с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика, у которого тактовый вход, вход сброса и счетный вход подключены к входу тактирования, входу обнуления и входу реверса устройства соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения многорежимного управления трехфазным и четырехфазным шаговым двигателем, в него введены элемент НЕ и элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами второго и третьего разрядов реверсивного двоичного счетчика и с первыми и вторыми управляющими входами мультиплексоров соответственно, выход элемента И подключен к входу разрешения параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, выход элемента ИЛИ соединен с первыми информационными входами мультиплексо" ров, у которых вторые информационные входы подключены к нулевой шине источника питания и к первому входу параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, у которого второй и третий входы параллельной записи соединены с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к входу реверса устройства, третьи информа1352463 ционные входы мультиплексоров соединены с первой шиной управлениярежимом устройства, четвертые информационные входы первого, второго ичетвертого мультиплексоров подключены к второй шине управления режимомустройства, у которого третья шина Таблица Код управления на винах 1)Коды пересчета счетчика 1 припрямых н обратных порядках Коды переключения на выходах Вых. "Вых,4 при прямых И об" ратных порядках переключения 1 О1 12 1 Э 14 ООООО-О 1 ОЮ-ОО 1-1 О 1-О 11-111- , ОО 1 О-ОО 1 О-ООО 1-ООО 1- ЮООооо-о 1 оооо-,О О ОО п 1 000-111 "О 11-1 О "001-11 О"010" 100 ОО 1 О-О 1 ОООООООООО-ООО 1-ООО 1-ОО 1 ОО 0 О-010-110-001-101-О 11-111 О 11 О-О 11 О-ОО 11-ОО 11-1 ОО 1-1001-1100-1100 и2 000-111-О 11-101-001-110-010-1 ООО 11 ОО ООО 1-1 ОО 1- -0011-0011-0110-0110 000-100-010-11 О- 101-011-11111 ОО-О 11-О 11- -1011-1011-1101-1101 о и Э ООО-О 11-101-ОО 1-1 О "О 1 ООО 1110-11 О 1-11 О 1-О 1-1 О 11-О 111-О 11-111 О 0100-0110"0010"ОО 1-0001-1001-1000-100 ООООО-О 1 ОО-ОО 1-1 О 1-О 11-111 о о о о и-г ООО-О - Ю 1-ОО 1-11 О-О 1 ООО-1100-1000-1001-ООО 1-ОО 11-ОО 1 О-О 11 О 000-100-010-11 О-101-011-111- 1100-1110"0110-О 111"001 1. - 1011-1001-1101 о о пЭ 000-111-01" 1 О "00" 11 О"ОЮ- 1100-1101" ЮО" 1011-0011-0111-0110-1110 Таблица 2 пересчета счетчика 1рямом и обратном порядках ды переключения на выходах ых.1, Вых.Э н Вьас.4 при прям и обратном порядках 10-010-001-001-100-100-010-,О-ОО 1-1 О 1-ООО О-ЮО-О 1 Ои 1 ОООО-ОООООООО-ОО 1-ОО 1-О 1 О-ОЮ ООО 1-ОО 1 ООО-О 1 ОО-ОО 1-1 О 1-ООО 11 ОО-011-1 О 1-1 О 1-1101 управления режимом соединена с четвертым информационным входом третьего мультиплексора, четвертая шинауправления режимом подключена ктретьему входу элемента И, а выходымультиплексоров являются выходамиустройства,1352463 Код управления на финахХоды пересчета счетчика 1при прямом и обратном порядках 00-10 -001-110-010-100-СОО-.,000" 100-010- 10-001-101-000-, . 000-101 "001-1 10-0 10-100-000-, . Продолжение табл.2 Коды переключения на выкодахВых.1 Вых.З и Вых,4 при прямом н обратном порядках 110-101" 101-011-011-110-110-,. 00-110"О 0-011-001-101-100100-101-001-011-010-110- 00дь ставитель АИсправниковахред А.Кравчук Редак М.Цитки 65/4 ака писн 4/ едприятие, г. Ужгород лиграфиче рои одствен роектная,Йкд 0 йи.Ф 0Тираж 863 ВНИИПИ Государстве по делам иэобре 113035, Москва, ЖП ого комитета СС ний и открытий Раушская наб ректор О. Кравцов