Устройство для управления шаговым двигателем

(51) Н 0 ПИ)ДНИ Э 0 БртсНи РСНОМ ВИДЕТЕЛЬСТВ У вого элеме задержки импульсному выходу вховыход второго элемент одключен к единичному в вход пе ого а за четчи ержки У д - к выходу гера пуск втор ервого элемента задержки и ходам ключей ввода информа ый вход дополнительного эл оединен с единичным выходо о триггера входного счетчи ии, пермента 11 ЛИ оконечноа, второй иг ом формировател включению питан вход - с вых ла "Сброс" и входом устан ние распреде и в исходное сост а выход прямого еля импульсов, подтверждения теля импульсов ки "0" счетчик ан с в н хода распреде входами устан мутирующего т ка, дру)"ой ну динен с едини ко а пуриггера и триггер левой вход которо ным выходом комм рую ныи вход Входно его триггера стахоп. к дин ных о счетчика п овки в "0" о дс ригге задаю м инв ал ного счетчика нератора связ ыхо вхо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1, Исмаилов Ш.Ю, Автоматическиесистемы и приборы с щаговыми двигателями. М "Энергия", 1968, с.125-126.2. Авторское свидетельство СССРУ 514411, кл, Н 02 Р 7/62, 1974 (прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее распреДелитель импульсов, усилитель мощности, первый ключ, первый вход которого связан с выходом задающего генератора, а второй вход подключен к единичному выходу коммутирующего триггера, регистр ввода числа, выходы которого подключены к первым входам ключей ввода информации и к соответствующим входам входного элемента ИЛИ,выход которого подсоединен к второмувходу второго ключа, выходы соответствующих ключей ввода информации подключены к соответствующим установочным входам счетчика и к входу установки направления движения распределителя импульсов, импульсный выход. счетчика подключен к счетному входу коммутирующего триггера, входной ключ,выход которого связан со счетным входом входного счетчика, адресный входкоторого подключен к единичному входуоконечного триггера этого счетчика,единичный выход оконечНого триггераподключен к второму входу входногоключа, первый вход которого подсоединен к тактирующему входу регистра ввода числа, инвертор, выход которого связан с первым входом второго клю.ча, соединенного третьим входом с единичным выходом триггера пуска, а выходом - с единичным входом коммутирующего триггера, выход .первого ключаподсоединен к счетному входу счетчикаи к переключающему входу распределителя импульсов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышенияготочности и надежности, в него введеныдва элемента задержки, формировательсигнала "Сброс" по включению питанияи дополнительный элемент ИЛИ, причем1091Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодпя управления щаговыми электродвигателями, работающими в системах автоматического управления и регулироВаЦИЯ.Известно устройство для управленияшаговым электродвигателем, содержащеепервый, второй и третий триггеры, образуницие пересчетную схему, выходыкоторой подключены к входам усилителей мощности и импульсным входам ключевых устройстн, тригер реверса, выходы которого подключены к соответствующим входам;,ключевых устройств,подключенных своими выходами к соответствующим входам триггеров пересчетной схемы, первую схему задержки, выход которой поключен к входу первоготриггера пересчетной схемы, вторуюсхему задержки, выход которой подключен к входу первой схемы задержки ик соответствующим входам второго итретьего триггеров пересчетной схемы 11,25К недостаткам устройства относятся низкие надежность и точность позиционирования, поскольку отсутствуетконтроль числа импульсов, поданныхна щаговый двигатель. Это приводит котработке числа импульсов, отличающегося от заданного и, соответственно,к ошибке позиционирования.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является уст.ройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, усилитель мощности, первыйключ, первый вход которого связан свьгходом задающего генератора, а второй вход подключен к единичному вы 40ходу коммутирующего триггера, регистрввода числа, выходы которого подключены к первым входам ключей ввода информации и к соответствующим входамвходного элемента ИЛИ, выход которо 45го подсоединен к второму входу второ-.го ключа, выходы соответстнующих ключей ввода информации подключены к соответстнующим установочным входамсчетчика и к входу установки направления движения распределителя импульсов, импульсный выход счетчика подключен к счетному входу коммутирующего триггера, входной ключ, выход которого связан со счетным нходом вход ного счетчика, адресный Вход которогоподключен к единичному входу оконечного триггера этого счетчика, едицич 295цый выход оконечного триггера подклю чен к второму входу входного ключа, первый вход которого подсоединен к тактирующему входу регистра ввода числа, инвертор, выход которого связан с первым входом второго ключа,осоединенного третьим входом с едицичным выходом триггера пуска, а выходом - с единичным нходом коммутирующего триггера, выход первого ключа подсоединен к счетному входу с етчика и к переключающему входу распределителя импульсов г 2 3Е недостаткам устройства относятся невысокие надежность и точность, поскольку оно не исключает самопроизвольного движения шагового двигателя (при отсутствии команды ПУСК) при включении питания.При включении источника питания коммутирующий триггер устанавливается в случайное состояние и при установке его в единичное состояние сигнал разрешения поступает на соответствующие входы первого и второго ключей, что приводит к прохождению частоты с задающего генератора на коммутатор обмоток шагового двигателя и соответственно, его движению.При обращении к данному устройству по команде "Адрес" для обработки цикла входной счетчик находится н произвольном (не нулевом) состоянии, что приводит к неправильному последующему его функционированию.Цель изобретения - повышение точности и надежности работы устройства для управления шаговым двигателем.Постанлецная цель достигается тем,что в устройство для управления щаговым двигателем, содержацее распреде - литель импульсов, усилитель мощности, перВый ключ перый ВхОд которогосвязан с выходом задаюего генератора, а второй вход подключен к единичному выходу коммутирующего триггера, регистр ввода числа, выходы которого подключены к первым входам ключей ввода информации и к соответствующим входам вхсзного элемента ИЛИ, выход которого подсоединен к второму входу второго ключа, выходы соответствующих ключей ввода информации подключены к соответствующим установочцымм Входам счетчика и к входу установки цапрацле ция движения распределителя импульсовимпульсный выход счетчика подключен к счетному входу коммутирующего триггера входной ключ, выход которого10912 связан со счетным входом входного счетчика, адресный вход которого подключен к единичному входу оконечного триггера входного счетчика, единичный выход оконечного триггера под 5 ключен к второму входу входного ключа, первый вход которого подсоединен к тактирующему входу регистра ввода числа, инвертор, выход которого связан с первым входом. второго ключа, соединенного третьим входом с единичным выходом триггера пуска, а выходом - с единичным входом коммутирующего триггера, выход первого ключа подсоединен к счетному входу счетчика и к переключающему входу распределителя импульсов, введены два элемента задержки, формирователь сигнала "Сброс" по включению питания и дополнительный элемент ИЛИ, причем вход первого элемента задержки подключен к импульсному выходу входного счетчика, выход второго элемента задержки подключен к единичному входу триггера пуска, а вход - к выходу первого 5 элемента задержки и .к вторым входам ключей ввода информации, первый вход дополнительного элемента ИЛИ соединен с единичным выходом оконечноготриггера входного счетчика, второйвход - с выходом формирователя сигнала "Сброс" по включению питания ис входом установки в исходное состояние распределителя импульсов, а выход связан с входом подтвержденияпрямого хода распределителя импульсов и с входами установки "0" счет 30 35 чика, коммутирующего триггера и триггера пуска, другой нулевой вход кото-рого соединен с единичным выходом4 С коммутирующего триггера, адресный вход входного счетчика подсоединен к входу установки в "0" остальных триггеров входного счетчика, а выход задающего генератора связан с входом инвертора.45На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства (применительно к трехфазному шаговому двигателю); на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу,5 СУстройство (Фиг.1) содержит шаговый двигатель 1, последовательно сое. диненные распределитель 2 импульсов и усилители 3 мощности, первый ключ 4, первый вход которого связан с вы ходом задающего генератора 5, а второй вход подключен к единичному выходу коммутирующего триггера 6, регистр 95 47 ввода числа, выходы которого подклю чены к первым входам ключей Я ввода информации и к соответствующим входам входного элемента ИЛИ 9, выход которого подсоединен к второму входу второго ключа 10,выходы соответствующих ключей 8 ввода информации подключенык соответствующим установочным входам счетчика 11 и к входу установки направления движения 2 распределителя импульсов.Импульсный выход счетчика 11 подключен к счетному входу коммутирующе" го триггера 6, Устройство содержит входной ключ 12, выход которого связан со счетным входом входного счетчи ка 13, адресный вход которого подключен к единичному входу оконечного триггера 14 входного счетчика 13, еди ничный выход оконечного триггера 14 подключен к второму входу входного ключа 12, первый вход которого подсоединен к тактирующему входу регистра 7 ввода числа. Инвертор 15 связан выходом с первым входом второго ключа 10, соединенного третьим входом с еди ничным выходом триггера 16 пуска, а выходом - с единичным входом коммутирующего триггера 6. Выход первого ключа 4 подсоединен к счетному входу счетчика 11 и к переключающему входу распределителя 2 импульсов. Первый элемент 17 задержки соединен входом с импульсным выходом входного счетчика 13. Второй элемент 18 задержки выходом соединен с единичным входом триггера 16 пуска, а входом - с выходом первого элемента 17 задержки и с вторыми входами ключей 8 ввода информации. Дополнительный элемент ИЛИ 19 первым входом связан с единичным выходом оконечного триггера 14 входфного счетчика 13, вторым входом - с выходом формирователя 20 сигнала "Сброс" по включению питания (пример выполнения которого приведен на фиг.1) и с входом установки в исходное состояние распределителя 2 импульсов, а выход связан с входом подтверждения прямого хода распределителя 2 импульсов и с входами установки нуля счетчи ка 11, коммутирующего. триггера 6 и триггера 16 пуска, другой нулевой вход которого соединен с единичным выходом коммутирующего триггера 6.Адресный вход входного счетчика 13 подключен к входу установки в нуль остальных триггеров этого же счетчика 13, а выход задающего генератора5 109125 связан с входом инвертора 15. Галь"ванические развязки 21 (например,трансформаторного типа), шины "Адрес"22, "Синхроимпульсы" (СИ) 23 и "Информация" (ИНФ) 24 являются входамиустройства, на которые поступают соответствующие сигналы от внешнего управляющего устройства, например отЭВИ (не показано).Устройство работает следующим образом.При включении напряжения питания0 формирователь 20 сигнала "Сброс"по включению питания формирует импульсСброс который поступает на 15вход установки в исходное состояниераспределителя 2 импульсов и устанавливает его в исходное электрическоесостояние, соответствующее начальному угловому положению шагового двига.теля 1, а проходя через элемент ИЛИ19 сбрасывает в нулевое состояниесчетчик 11, коммутирующий триггер б,триггер 16 пуска и подтверждает условие прямого хода распределителя 2 им- д 5пульсов.Входные сигналы "Адрес", СИ и ИНФпоступают на гальванические развязки21 в последовательности, указаннойна.фиг, 2, где позициями А-М обозначе З 0фны сигналы в одноименных точках схемы (фиг.1),Входной сигнал, поступающий по шине "Адрес" через гальваническую развязку 21, устанавливает оконечный35триггер 14 входного счетчика 13 в нулевое состояние, вследствие чего навторой вход входного ключа 12 поступает единичный сигнал с единичноговыхода оконечного триггера 14, разрешающий прохождение синхроимпульсов сшины СИ 23 через гальваническую развязку 21 и входной ключ 12 на счет-ный вход входного счетчика 13. Одновременно этот же сигнал, выполняющий45в данном случае функцию сигнала"Сброс", проходя через элемент ИЛИ 19.на распределитель 2 импульсов, счетчик 11, коммутирующий триггер 6 итриггер 16 пуска, либо подтверждает50либо устанавливает их (в случае переключения их в другое,. не исходное состояние до появления сигнала "Адрес",например, при воздействии помехи) висходное состояние по связям, указанным на фиг. 1, и удерживает их в этомсостоянии до окончания записи входнойинформации в регистр 7 ввода числа(фиг,2),Таким образом, нулевой сигнал сединичного выхода коммутирующего триг.гера 6 поступает на второй вход первого ключа 4, запрещая прохождение частоты с задающего генератора 5 на счет.чик 11 и распределитель 2 импульсовоНулевой сигнал с единичного выходатриггера 16 пуска поступает на третийвход второго ключа 1 О, запрещая прохождение сигналов по другим входамэтого же ключа 16 на коммутирующийтриггер 6.После прохождения сигнала по шине"Адрес" 22 сопровождающие входнуюинформацию синхроимпульсы СИ с шины23 поступают на входной счетчик 13,а сама входная информация (ИНФ) сшины 24 вместе с синхроимпульсами поступает на регистр 7 ввода числа.Обчно при передаче цифровой информации.на большие расстояния используется парафазный код илн же числопредставляется динамическим способом,что обеспечивает высокую помехозащищенность,После поступления последнего импульса последовательного входного ко.да в регистре 7 ввода числа записывается вся цифровая информация, айоследний, сопровождающий входнойкод, синхроимпульс переполняет вход-.ной счетчик 13, с .импульсного выходакоторого сигнал переполнения поступаетна вход первого элемента 17 задержки. Оконечный триггер 14 входного счетчика 13 соответственно устанавливается в нулевое состояние, закрывая входной ключ 12 и снимая сигна "Сброс" с распределителя 2 импуль -сов, счетчика 11, триггера 16 пускаи коммутирующего триггера 6 по связям, указанным на фиг. 1,После поступления импульса переполнения на вход первого элемента 17задержки через время задержки Ь 11(фиг.2), выбираемое таким, чтобы оногарантировало перезапись информациис регистра 7 ввода числа после окончания всех переходных процессов наэлементах схемы устройства, возникающих после ввода входной информациис шины "Информация" 24, на выходепервого элемента 17 задержки появится импульс "Запись", который поступает на вход второго элемента 18 задержки и на вторые входы ключей 8ввода информации. При этом информацияс регистра 7 ввода числа переписывается через ключи 8 в счетчик 11, Взависимости от гого, какого знака по 1ступила входная информация на распре:делитель 2 импульсов, или останутся,условия прямого хода, подтвержденные сигналом "Сброс" с оконечного 5триггера 14 или же (при наличииединичного уровня в знаковых разрядах) запишутся в распределитель 2импульсов условия реверса, Через время задержки Ввторого элемента 18 30задержки, выбираемое таким, чтобыоно гарантировало перезапись информации с регистра 7 ввода числа в сче 1чик 11 и распределитель 2 импульсови окончание всех переходных процессов на этих же элементах схемы устройства, возникающих при указанномрежиме, до появления импульсов на переключающем входе распределителя 2импульсов и счетном входе счетчика 2011, на выходе второго элемента 18задержки появится импульс "Пуск",поступающий на единичный вход триггера 16 пуска, который переключаетсяв единичное состояние. Единичный сиг. 25нал с выхода триггера 16 пуска поступает на третий вход второго ключа 10.Если в регистре 7 ввода числа записан двоичный код, отличный от нулевого, то входной элемент ИЛИ 9 вырабатывает на своем выходе единичный сигнал, который поступает на второйвход второго ключа 1 О, В момент паузымежду импульсами, поступающими с задающего генератора 5 через инвертор15 на первый вход второго ключа 10,т.е. при появлении единичного сигнала на этом входе, на всех трех входах второго ключа 10 будет присутствовать единичный сигнал, такой жесигнал появляется при этом на выходеключа 10 и поступает на единичныйвход комфутирующего триггера 6. Триггер 6 переключается в единичное состояние и единичный сигнал с его единичного выхода поступает на нулевой входтриггера 6 пуска, перебрасывает егов нулевое состояние, закрывает ключ10Одновременно единичный сигнал поступает на второй вход первого ключа4. В этом случае разрешается прохождение импульсов с задающего генератора5 через ключ 4 на переключающий входраспределителя 2 импульсов и счетныйвход счетчика 11. Шаговый двигатель 1 начинает движение. Импульсы управле. ния проходят на счетчик 11 и распределитель 2 импульсов до того времени,пока счетчик 11 не переполнится. Симпульсного выхода счетчика 1 импуль.сный сигнал переполнения поступает на счетный вход коммутирующего триггера 6, перебрасывая его в .нулевое состоя ние. Нулевой сигнал с единичного выхода коммутирующего триггера 6 поступает на второй вход первого ключа 4и закрывает его, тем самым запрещаяпрохождение импульсов управления нараспределитель 2 импульсов и счетчик11, Шаговый двигатель 1 останавливает ся в позиции, соответствующей заданной, отработав заданное число импульсов.На этом рабочий цикл устройства заканчивается и оно готово к отработке следующей посылки входной информации.Таким образом, введение в устройство формирователя сигнала "Сброс" по включению питания, первого элемента задержки, второго элемента задержки, дополнительного элемента ИЛИ и новыхсвязей позволяет повысить точность и надежность работы путем исключениясамопроизвольного пуска шагового двигателя 1 по включению питания. Обеспечивается также запись всей входной информации в регистр 7 ввода числа ипоследующее нормальное функпионирование устройства, благодаря тому, что по команде "Ацрес" входной счетчик13 устанавливается в исходное состояние и импульс переполнения формируется только после окончания записи вход. ной информации в регистр 7 ввода числа (т.е; после считывания всех поступающих с внешнего устройства синхроимпульсов). Это повышает точность.и надежность работы устройства. По включению питания обеспечивается со-. ответствие исходного состояния распределителя 2 импульсов начальному угловому положению шагового двигателя 1, так как сигнал "Сброс" с формирователя 20 сигнала "Сброс" по включению питания устанавливает распределитель 2 импульсов в исходное состояние, соответствующее начальному .угловому положению шагового двигателя.,Ьл иг Составитель 3. ГорникС, Юско Техред Т.фанта Корректор С.Шекэ Редак ака.з 309 4 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 52 Тираж В 11 ИИП 11 Го судапо делам и 3035, Москва,667 Подписное ственного комитета ССС обретений и открытий Ж, Раушская, наб