Устройство для управления шаговым двигателем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУ,БЛИК 9) ( 02 Р 8/О 51) ГОсудАРстВенный номитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им. В,И.Ленина(56) Авторское свидетельство СССРйф 1399883, кл, Н 02 Р 8/00,29.08.86.Авторское свидетельство СССРМ 1458964, кл. Н 02 Р 8/00,18.07,87.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике,и может быть использовано в шаговом электроприводе с ограниченнымперемещением подвижного элемента,Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей путем обеспечения выхода подвижногоэлемента в заданную точку с остановом в ней, В устройство введены шина23 "Ход/стоп", элемент 2 И 13, первый12 и второй 17 элементы 3 И, одновибратор 14, второй 18 и третий 19 триггеры, инвертор 15 и третий элементИЛИ 16, Выход подвижного элементав заданную точку внутри диапазонаобеспечивается при занесении кодаточки в регистры устройства путемблокировки движения подвижного элемента при достижении заданной точки, положение которой определяется относительно одного из датчиков предельныхположений объекта. 2 ил,Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электро- приводе с ограниченным перемещением подвижного элемента.Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей путем обеспечения выхода подвижного элемента в заданную точку с остановом 1 О в ней.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управления шаговым двигателем; на фиг. 2 - эпюры напряжений в узловых точках схемы, 15 где порядковый номер эпюры напряжений обозначает, выход элемента согласно фиг, 1Устройство для управления шаговым двигателем содержит коммутатор 1, первый триггер 2, датчики 3 предельных положений объекта, первый 4 и второй 5 элементы ИЛИ, реверсивный распределитель 6 импульсов, реверсивный счетчик 7, первый 8 и второй 9 элементы 25 .сравнения, первый 10 и второй 11 регистры, первый элемент 3 И 12, элемент 2 И 13, одновибратор 14, инвертор 15,. третий элемент ИЛИ 16, второй элемент 3 И 17, второй 18 и третий 19 тригге- З 0 ры, шины 20 "Направление" и 21 "Режим", тактовую шину 22 и шину 23 "Ход-стоп", причем первый - шестой входы коммутатора 1 подключены соответственно к шине 20 "Направление", 1 шине 21 Режим", выходу второго элемента 3 И 17, выходам датчиков 3 предельных положений объекта и выходу третьего элемента ИЛИ 16, первый и второй выходы коммутатора 1 соединены 40 с входами направления реверсивного распределителя 6 импульсов и входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика 7, выход которого подклю" чен к первым входам первого 8 и вто рого 9 элементов сравнения, вторые входы которых соединены с выходами первого 1.0 и второго 11 регистров. Выходы элементов 8. и 9 сравнения связаны с первыми водами перого 4 и 50 второго 5 элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам датчиков 3 предельных положений объекта, а выходы соединены соответственно с установочными входами Б и.К .первого триггера 2.Выход триггера 2 подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ 16, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера 18, вход установки в единичное состояние которого связан с вторым входомпервого элемента ИЛИ 4, а инверсныйвыход соединен с первым входом первого элемента 3 И 12, второй и третийвходы которого подключены к выходампервого 8 и второго 9 элементов сравнения. Выход элемента 12 соединен свходом установки в единичное состояние третьего триггера 19, информационный вход которого подключен к общейшине, вход установки в.нулевое состоя.ние через инвертор 15 соединен с шиной 21 "Режим" и первым входом элемента 2 И 13, второй вход которогоподключен к шине 23 "Ход-стоп" и связан с вторым входом второго элемента3 И 17, а выход через одновибратор 14подключен к входу установки в нулевоесостояние второго триггера 18 и входу синхронизации третьего триггера19, прямой выход которого соединенс третьим входом второго элемента3 И 17, первый вход которого подключенк тактовой шине 22,Устройство работает следующим образомаКогда подвижный элемент управляемого обьекта не находится в одномиз предельных положений, а на шину 21"Режим" подан сигнал высокого уровня,Р 1") и на шине 23 "Ход-стоп" присутствует разрешающий сигнал низкогоуровня, то на одном из выходов коммутатора 1, выбор которого в данномслучае определяется независимо отсостояния первого 2 и второго 18триггеров уровнем сигнала .на .шине20 "Направление", появятся отрицательные тактовые импульсы, подаваемыена тактовую шину 22 и поступающие натретий вход коммутатора 1 через второй элемент 3 И 17. На втором и третьемвходах элемента 3 И 17 присутствуютразрешающие сигналы низкого уровня,поступающие соответственно с шины23 "Ход-стоп" и прямого выхода третьего триггера 19, установленного.в нулевое состояние сигналом низкогоуровня с выхода инвертора 15, При налинии, к примеру, в момент времениТ 1 (на фиг. 2) потенциального сигнала высокого уровня на шине 20 "Направление" тактовые импульсы проходятна первый выход коммутатора 1 (фиг. 2,эпюра 1-1) и поступают далее на первый из входов направления реверсивного распределителя 6 импульсов, кото 5 15рый обеспечивает в данном случае режим коммутации обмоток шагового двигателя, соответствующий, например движению вправо (обмотки шаговогодвигателя не.показаны). При изменении в момент времени Т 2 потенциалана шине 20 "Напраеление" прохождениетактовых импульсов через коммутатор1 прекращается и после задержки, необходимой для обеспечения устойчивойработы при реверсе двигателя, тактовые импульсы подаются на другой выход коммутатора и другой вход распределителл 6 (фиг. 2, эпюра 1-2), благодаря цему подвижный элемент управляемого объекта начинает перемещатьсявлево.При необходимости выхода подвижного элемента управляемого объекта в заданную точку в пределах перемещений, задаваемых датчиками 3 пре-. дельных положений объекта, на шину23 "Ход-стоп" подается сигнал высокого уровня (момент времени Т 3, эпюра 27 на Фиг, 2), блокирующий прохождение тактовых импульсов через второйэлемент 3 И 17. После подачи низкого потенциала на шину 21 "Режим" в момент времени Т 4 .(Фиг, 2, эпюра 21), занесения кода выбранной точки в первый 1 О и второй 11 регистры и снятия блокировки прохождения тактовых импульсов через элемент 17 путем подачи сигнала низкого уровня на шину 23"Ход-стоп" в момент времени Т 5 навыходе элемента 2 И 13 появляется сигнал низкого уровня, так как к этомумоменту времени на обоих входах данного элемента будут присутствоватьсигналы низкого уровня, По перепадусигнала на выходе элемента 13 одно- вибратор 14 вырабатывает отрицательный импульс (фиг, 2, эпюра 14), устанавливающий второй триггер 18 в нулевое состояние (фиг. 2, эпюра 18-) или подтверждающий его, а также портверждающий нулевое состояние третьего триггера 19 (эпюра 19). Сигнал низ" кого уровня с прямого выхода второго триггера 18 поступает на второй вход третьего элемента ИЛИ 16, обеспечи" вающего сложение по ИЛИ отрицательных сигналов, и подается на шестой вход коммутатора 1, разрешая дальнейшее прохождение тактовых импульсов на движение влево. При достижении левого предельного положения, соответствующего началу отсчета, в момент времени Т 6, срабатывает левый из датчиков3 предельных положений объекта(Фиг2 эпюра 3-Л), блокирующий почетвертому входу коммутатора 1 движениЕ подвижного элемента в данном направлении. По сигналу этого датчикавторой триггер 18 (зпюра 18-О) устанавливается в единичное состояние.10 Этот же сигнал, поступая через первыйэлемент ИЛИ 4 на установочный вход Бпервого триггера 2, также устанавливает его в единичное состояние, Темсамым на выходе третьего элемента5 ИЛИ 1 б в момент времени Тб (Фиг. 2,зпюра 16) появится сигнал высокогоуровня, обуславливающий отработкуреверса и разрешающий прохождениетактовых импульсов на первый выход20 коммутатора 1, т,е, на движение вправо. В. левом предельном положении подвижного элемента происходит такжеобнуление реверсивного счетчикаПосле отработки реверса в момент 25 времени Т 7 (фиг, 2, зпюра 1-1) тактовые импульсы начинают поступать напервый.из входов направления реверсивного распределителя б.импульсов, обеспечивая движение подвижного элемента 30 рправр,и возврат соответствующегодатчика к моменту времени.Т 8 (эпюра 3-Л) в исходное положение, Одновременно тактовые импульсы проходятна вход прямого счета реверсивногосчетчика 7 и суммируются последним,Как только код числа, записанного впроцессе движения в реверсивный счетчик 7, совпадает с кодом точки, занесенным в первый 10 и второй 11 40 регистры (и соответствующем, к примеру, пяти импульсам), первый 8 ивторой 9 элементы сравнения в моментвремени Т 9 (фиг. 2, зпюры 8 и 9 соответственно) выдадут соответствующие 45 отрицательные импульсы, поступающиена второй и третий входы первого элемента 3 И 12. На первом входе этогоэлемента присутствует разрешающийсигнал низкого уровня, поступающий 50 с инверсного выхода второго триггера18 (эпюра 18-Ц)и тем самым отрицательный импульс с выхода элемента12 проходит на установочный вход 5третьего триггера 19, устанавливая 55его в единицное состояние, Сигнал высокого уровня с прямого выхода третьего триггера 19 поступает при этом натретий вход второго элемента 3 И 17и блокирует прохождение тактовыхвижного элемента.Формула изобретения 7155766 импульсов через элемент 17 на коммутатор 1, обеспечивая тем самым останов подвижного элемента в заданной точке независимо от состояния первого триггера 2.При необходимости повторного выхода подвижного элемента в точку, т.е. в иную, либо обеспечения циклического перемещения в пределах внутри диапазона, задаваемого датчиками 3 предельных положений объекта, на шину 23 нХод-стоп", к примеру, в момент времени Т 10 подается сигнал высокого уровня, а в первый 10 и второй 11 ре гистры заносится код, соответствующий новой точке либо пределам перемещения подвижного элемента, причем в последнем случае в первый регистр. 10 запи-. сывается код, соответствующий меньше-, му числу, а во второй регистр 11 (пра- вый предел) заносится код, соответствующий большему числу. После подачи в момент времени Т 11 разрешающего сигнала низкого уровня на шину 23 на 2 выходе элемента 2 И 13 появляется сигнал низкого уровня.По перепаду сигнала на выходе элемента 13 одновибратор 14 вырабатывает отрицательный импульс, устанавливающий второй триггер 18 в нулевое состояние и задающий тем самым через третий элемент ИЛИ 1 б.движение влево, т.е, в точку начала отсчета. По окончании отрицательного импульса с выхода одновибратора 14, т.е. по перепаду этого импульса из 0 в 1, сигнал низкого уровня с инФормационного входа третьего триггера 19 в момент времени Т 12 переписывается на выход40 триггера. и поступает на третий вход второго элемента 3 И 17, разрешая тем самым прохождение тактовых импульсов на коммутатор 1 и после отработки режима реверса на второй выход коммутатора 1 в момент времени Т 13 начинают поступать тактовые импульсы, обуславливающие перемещение подвижного элемента в левое предельное положение (точку начала отсчета) с последующим его выходом в заданную точку, как это описано, либо циклическим перемещением в пределах, задаваемых регистрами 10 и 11 путем занесения в них соответствующих кодов, В последнем случае движение под-вижного элемента вправо будет проис" ходить до тех пор, пока на выходесчетчика 7 не сравняется с кодом,записанным во второй регистр 11. Придостижении этого предела второй элемент 9 сравнения вырабатывает отрица.тельный импульс, поступающий черезвторой элемент ИЛИ 5 на установочныйвход К первого триггера 2 и переключающий его в нулевое состояние. Навтором входе третьего эпемента ИЛИ 16при циклическом перемещении будет поддерживаться сигнал высокого уровня,благодаря чему управление движениемв этом режиме происходит по сигналампервого триггера 2, т.е. сигнал низкого уровня на его выходе обусловитотработку реверса и движение влево суменьшением кода на выходе счетчика7. Когда этот код станет равным коду,записанному в первьй регистр 10, первый элемент. 8 сравнения. выдаст отрицательный импульс, переключающий через. первый элемент ИЛИ 4 триггера 2в единичное состояние, что обусловитреверс и циклическое перемещение подвижного элемента в пределах, коды которых занесены в регистры 10 и 11.Если в первый 10 и второй 11 регистрызаписать коды пределов, соответствующие границам предельно допустимого диапазона перемещений, задаваемогодатчиками 3 предельных положений объекта, .т.е, соответственно нулевойКод: и код диапазона перемещений между датчиками, то устройство обеспечивает дополнительный контроль срабатывания датчиков 3, причем при достижении предельного положения и срабатывания соответствующего датчика предельных положений движение в данном направлении дополнительно блокируется по четвертому или пятому входам коммутатора 1.Устройство может использоваться для управления движением подвижного элемента с ограниченным диапазоном перемещений, обеспечивая при этом не только возможность программного управления, но и автономную работу в,цикле. с выходом подвижного элемента,в,заданную точку внутри заданного диапазона при одновременном повышении эксплуатационной надежности засчет исключения сбойной ситуации призанесении в регистры одинакового кода и правой границ перемещения подУстройство для управления шаговымдвигателем, содержащее тактовую шину,1 Я датчики предельных положений объекта, первый триггер, коммутатор, первый, второй, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно .с шинаМи "Направление", "Режим" и выходами датчиков предельных положений объекта, а выходы подключены к входам направления реверсивного распределителя импульсов и входам прямого и обратного счета реверсивного счетчика, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов сравнения, вторые входы которых связаны с выходами первого и второгорегистров, выходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых связаны с выходами датчиков предельных положений объекта, а выходы подклюцены к установоцным входам первого триггера, о т л и ц а ю щ ее с я тем, цто, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения выхода. подвижного элемента в заданную точку с остановом в ней, введены шина нХод"стоп", элемент 2 И, первый и второй элементы 3 И, одновибратор, второй и третий триггеры, инвертор и третий элемент . ИЛИ, выход которого связан с шестым 7665 )ивходом коммутатора, первый и второйвходы подключены к выходу первоготриггера и прямому выходу второготриггера, вход установки в единичноесостояние которого связан с вторымвходом первого элемента ИЛИ, а ин-"версный выход второго триггера соеди.нен с первым входом первого элемента3 И, второй и третий входы которогоподключены соответственно к выходампервого и второго элементов сравнения, выход соединен с входом установки в единичное состояние третьеготриггера, информационный вход которо"го подключен к общей шине, вход установки в нулевое состояние через инвертор соединен с шиной "Режим" ипервым входом элемента 2 И, второй 20 вход которого подключен к шинеХодстоп" и связан с вторым входом второго элемента 3 И, а выход через одновибратор подключен к входу установкив нулевое состояние второго триггера 25 и к входу синхронизации третьеготриггера, прямой выход которого соединен с третьим входом второго элемента 3 И, первый вход которого подключен к тактовой шине, а выход соеЗо динен с третьим входом коммутатора;.Составитель В,Алимовор О.Спесивых Техред М,Дидык Корректор А,щра.каз 723 тираж М 8 Подпии ГКНТ СССГосударственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин