Устройство для программного управления трехфазным шаговым двигателем

(51) С 05 В 19/40 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕ 1 ЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(22) 08,12.89 (Ц 6) 15.12.91. Бюл. И 46 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им. В.И,Ленина. (72) В,В,Нижников, В,Д,Телегин, И,Н,Рудов и В.И.Лакизо (53) 621.503.55 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР М" 1374179,.кл. С 05 В 19/02, 198,Авторское свидетельство СССР Ю 1352463, кл. С 05 В 19/40, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для многопрограммного управления шаго.801698876 2вым электроприводом на базе трехфазных двигателей, Целью изобретения является повышение надежности путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходе устройства. В устройство дополнительно введены второй инвертор 7, элемент И-НЕ Я, элемент ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 10 и одновибратор 15 с новой совокупностью связей, что позволяет исклю-. чить адресную избыточность и тем самым устранить помеховые сигналы на выходах мультиплексоров 11-13 при одновременном исключении причин возможных сбойных ситуаций, так как при любом состоянии реверсивного двоичного счетчика 4 с модулем счета 8 на адресные входы мультиплексоров подается только штатная кодовая комбинация, 1 табл., 2 ил.го Изобретение относится к автоматике и может быть использовано длямногопр огра ммного у пра вле ни я ша го вымэлектроприводом на базе трехфазногодвигателя,Известно устройство для управления трехфазным шаговым двигателем,содержащее группу из трех мультиплексоров, адресные входы которыхподключены к выходам соответствующих разрядов счетчика импульсоввход для задания направления счетаи счетный вход которого соединеныс шиной реверса и тактовой шиной соответственно, а выходы разрядов связаны с выходами элемента И-НЕ,Недостатком данного устройстваявляется низкая надежность, Дешифрация посредством элемента И-НЕтолько одного состояния (11) счетчика импульсов может привести к тому, что при случайном сбое счетчикаи установке его, к примеру, в состояние 12 соответствующий адресный 25код обусловит выборку и появлениенештатных кодовых комбинаций на выходах мультиплексоров, что можетстать причиной аварийной ситуации,усугубляющейся при подаче следующихтактовых импульсов и переходе счетчика в состояние 13, 11 15 в случаепрямого счета. Аналогичная ситуацияможет иметь место и в режиме обрат.ного счета,35Наиболее близким по достигаемомурезультату и технической сущности к, предлагаемому устройству являетсяустройство для программного управления трехфазным шаговым двигателем, 4 Осодержащее тактовую шинушины реверса,. управления режимом и выборатактности коммутации, элемент ИЛИ,первый инвертор, элемент И, реверсивный двоичный счетчик, первый, второйи третий мультиплексоры выходы которых являются выходами устройства,первый информационный вход первогомультиплексора объединен с вторыминформационным входом второго мультиплексора, третьим информационнымвходом третьего мультиплексора иподключен к шине управления режимом,второй, третий и первый информационные входы соответственно первого,55второго и третьего мультиплексоровсвязаны с общей шиной, третий первый и второй информационные входысоответственно первого, второго и трет ьего мультиплексоров подключенык выходу элемента ИЛИ, первый входкоторого связан с шиной выбора тактности коммутации, второй вход Соеди8876 169 мом, второй, третий и первый информационные входы соответственнопервого, второго и третьего мультиплексоров связаны с общей шиной, третий, первый и второй информационныевходы соответственно первого, второгои третьего мультиплексоров подключены к выходу элемента ИЛИ, первыйвход которого связан с шиной выборатактности коммутации, второй входсоецинен с выходом первого разрядареверсивного двоичного счетчика вы-ход второго разряца которого подключен к первому входу элемента И ,счетный вход и вхоц для задания направ, ления счета соединены с тактовой шиной и шиной реверса соответственно, а выход третьего разряда подключен к старшим адресным входам мультиплексоров, младшие адресные входы которых объединены, дополнительно введены второй инвертор, элемент И-НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и одновибратор, вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, выход подключен к входу разрешения параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, первый и второй информационные входы которого подключены к шине реверса и объединены с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ. ИЛИ, . третий информационный вход связан с шиной высокого потенциала, счетный вход через первый инвертор соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вхбд которого соецинен с выходом первого разряда реверсивного,цвоичного счетчика, выход третьего разряда которого связан с третьим входом элемента И-НЕ и входом второго инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента И, связанного с своим выходом с младшим адресным входом первого мультиплексора.При введении второго инвертора, элементов И-НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и одновибратора с указанной новой совокупностью связей с остальными элементами устройства вышеуказанные элементы проявляют в своем взаимодействии новые свойства, обеспечивающие более высокую надежность. В устройстве исключена присущая известному решению адресная иэоыточность что позволило не только устранит,ь помеховыв сигналы на выхоЛах устройства но и предотвратить причины возникновения сбойных ситуаций, так как при лю-"бом возможном состоянии реверсивного5двоичного счетчика с модулем счета 8на адресные входы мультиплексоровпоцается только штатная кодовая комоинация,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для программного управления трехфаэным шаговым дви-,гателем на фиг.2 - временные диа"граммы его работы,Устройство содержит тактовую шину1, шины 2, 3 и 4 сооответственно реверса, управления режимом и выборатактности коммутации, элемент ИЛИ 5,первый 6 и второй 7 инверторы, элементы И-ЬЕ 8, И 9, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ20 10, первый 11, второй 12 и третий 13мультиплексоры, реверсивный двоичный счетчик 14 и одновибратор 15вход которого подклюцен к выходу элемента И-НЕ 3, выход связан с входом25 разрешения параллельной записи реверсивного двоичного сцетцикапервый и второй информационные входыи вход для задания направления счетакоторого объединены с первым входом30 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и подклюцены к шине 2 реверса, третий информационный вход связан с шиной высоакого потенциала, счетный вход подключен к тактовой шине 1 и церезпервый инвертор 6 соединен с первымвходом элемента И-НЕ 8, второй входкоторого связан с выходом элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, второй вход которого подключен к выходу первого40 разряда реверсивного двоичного счетчика 14, выход второго разряда которого соединен с первым входом элемента И 9, выход которого подключенк младшим адресным входам (А) пер"45 вогс 11, второго 12 и третьего 13мультиплексоров, второй вход соединен с выходом второго инвертора 7,вход которого связан с третьим входом элемента И-НЕ о, подключен к выходу третьего разряда реверсивного,двоичного счетчика 14 и объединен состаршими адресными входами (В) первого 11, второго 12 и третьего 13 мультиплексоров, выходы которых являютсявыходами устройства, первый информационный вход первого мультиплексора11 объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора 12,третьим информационным входом третье го мультиплексора 13 и подключен кшине 3 управления режимом, второйвход первого мультиплексора 11 связанс общей шиной и объединен с третьими первым информационными входамисоответственно второго 12 и третьего13 мультиплексоров, третий информационный вход первого мультиплексора11 объединен с первым и вторым информационными входами соответственновторого 12 и третьего 13 мультиплексоров и подключен к выходу элементаИЛИ 5, первый вход которого связанс шиной 4 выбора тактности комму,тации, а второй вход соединен с выхо;дом первого разряда реверсивногодвоицного счетчика 14,Устройство для программного управления трехфазным шаговым двигателем работает следующим образом,При подготовке устройства к работе реверсивный двоичный счетчик 14, обеспечивающий пересчет на 8, обнуляется (цели обнуления стандартны и на чертеже не представлены), а к входным шинам 2, З.и 4 реверса, управления режимом и выбора тактности коммутации в зависимости от требуемого режима коммутации и направления движения прикладываются уровни потенциальных сигналов в соответствии с нижеприведенной таблицей, При подаче сигнала высокого уровня на шину 2 реверса реверсивный двоичный сцетцик 14 работает в режиме пря. мого счета, суммируя поступающие на его счетный вход тактовые импульсы с шины 1 и формируя на своих разрядных выходах двоичное число, увеличивающееся на единицу.с каждым тактовым импульсом, Сигнал с выхода первого разряда реверсивного двоичного счетчика 14 поступает на второй вход элемента ИЛИ 5 и либоучаствует в процессе потактного переключения уровней потенциалов на определенных информационных входах мультиплексоров 11-13 (при низком уровне сигнала на шине 4 и несимметричном шеститактном режиме коммутации), либо исключается из этого процесса при подаче .сигнала высокого уровня На первый вход элемента ИЛИ 5 с шины 4 и тем самым поддержании постоянного единичного потенциала на выхо. де элемента ИЛИ 5 при симметричных тректактных режимах коммутации,Одновременно сигнал с выхода первого разряда счетчика 14 проходит ина второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 5ИЛИ 10, обуславливая в случае прямого счета появление сигнала высокогоуровня на выходе этого элемента после поступления каждого четного тактового импульса на счетный вход счетчика 14, либо каждого нечетного тактового импульса в режиме обратногосчета, .сАдресный код, поступающий на младшие (А) и старшие (В) адресные входы 15мультиплексоров 11-13 и обеспечивающий пооцередную выборку информационных входов мультиплексоров (т.е.определенных кодовых комбинаций в соответствии с вышеприведенной таблицей), формируется из сигналов, снимаемых с выхода элемента И 9 и выхода третьего разряда реверсивного двоичного счетцика 14, причем на первыйвход элемента И 9 подается сигнал с 25 выхода второго разряда сцетцика 14,в то время как на второй вход элемента И 9 поступает инвертированныйс помощью элемента 7 сигнал с выходатретьего разряда счетчика 14, Приподаче пятого тактового импульса адресный код не меняется при полномотсутствии просечек по адресным входам мультиплексоров 11-13, а послепрохождения четвертого тактового импульса и появления сигнала высокогоуровня на выходе третьего разрядасчетчика 14 элемент И 9 блокируетсясигналом низкого уровня с выхода второго инвертора 7.С выхода первого инвертора 6 пятый тактовый импульс проходит черезоткрытый элемент И-НЕ, на втором итретьем входах которого после подаци четвертого тактового импульса 45 поддерживаются разрешающие сигналывысокого уровня, Своим окончанием,т,е, переходным из 0 в 1, пятый тактовый импульс запускает одновибратор 15, на выходе которого формируется отрицательный импульс, поступающий на вход разрешения параллельнойзаписи счетчика 14 и записывающийв этот счетчик- число 7 при прямомсчете (после кратковременного пребывания счетчика в состоянии 5). Сле-,дующим т,е, шестым, тактовым импульсом счетчик 14 обнуляется и вышеизложенный процесс повторяется приотсутствии каких-либо просецек поадресным входам мультиплексоров Р11-13.При .изменении направления движения путем подачи сигнала низкогоуровня на шину 2 реверса счетчик 14начинает работать в режиме обратногосчета, уменьшая свое содержимое наединицу,с каждым тактовым импульсом. После достижения. нулевого состояния счетчик 14 по следующему тактовому импульсу перейдет в состояние 7, при котором на всех .его разрядах выходах будут присутствоватьсигналы высокого уровня, и очередной проинвертированный тактовый импульс пройдет через открытый элементИ-НЕ на вход одновибратора 15, обусловив своим окончанием запуск одновибратора.В счетчик 14 при этом после кратковременной установки в состояние 6запишется число 4, не изменяющее ко- .довую комбинацию (10) на адресныхвходах мультиплексоров, При подачеследующих тактовых импульсов происходит дальнейшее корректное изменение адресного кода и тем самым считывание информационных входов мультиплексоров 11-13 в обратной последовательности, обеспечивающее вращение ротора шагового двигателя в про. тивоположном направлении.При случайном сбое счетчика 14 иустановке его, к примеру, в состояние 6 при прямом либо 5 при обратномсчете адресный код, снимаемый с выхода элемента И 9 и выхода третьегоразряда счетцика 14, продолжает ос.таваться штатным, не вызывая появления избыточных состояний по выходам устройства и исключая тем самымвозможные у известного устройства Ссбойные ситуации, Кодовые комбинациина выходах мультиплексоров останут.ся штатными даже в случае обрыва цепи разрешения параллельной записисчетчика 14, когда обнуление последнего будет происходить по каждомувосьмому тактовому импульсу,Таким образом, изобретение обладает, в сравнении с известным болеевысокой надежностью за счет исключения нештатных адресных кодовых ком-.бинаций, которые не только приводятк появлению помеховых сигналов навыходах устройства, но и в ряде слу- .чаев могут ооусловить сбойную либоаварийную ситуацию, Устройство может быть реализовано на широко распространенных микросхемах серии К 155, при этом в качестве реверсивного двоичного счетчика можно использовать счетчик К 155 ИЕ 7 с соответствующей организацией счетного входа, первый и второй инверторы, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элементы И-НЕ и И реализуются на двух микросхемах К 15 ЛП 5 и К 155 ЛА 4, в качестве одновибратора используется 1/2 микросхемы К 155 АГ 3,10 Устройство для программного управления трехфазным шаговым двигателем, содержащее тактовую шину, шины реверса, управления режимом и выбора тактности коммутации, элемент ИЛИ, первый инвертор, элемент И, реверсивный двоицный счетчик, первый, второй и третий мультиплексоры, выходы которых являются выходами устройства, первый информационный вход первого мультиплексора объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора, третьим информационным входом третьего мультиплексора и подключен к шине управления режимом, второй, третий и первый информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров связаны с общей шиной, третий, первый и втОрой информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров подключены к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого связан с шиной выбора тактности коммутации, второй вход соединен с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика, выход второго разряда которого подклюцен к первому входу элемента И, счетный вход и вход для задания направления счета соединены с тактовой шиной и шиной реверса соответственно, а выход третьего раэ" ряда подклюцен к старшим адресным входам мультиплексоров, младшие ад" ресные входы которых объединены, о тл и ч а ю щ е е с я тем, цто, с целью повышения надежности путем исключения изоытоцных состояний и помеховых сигналов на выходе устройства, введены второй инвертор, элемент И-НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и одновибратор, вход которого 20 25 30 35 40 50 55 15 Формула изобретения169887612 соединен с выходом элемента И-НЕ, вы-,.ход подключен к входу разрешения параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, первый и второйинформационные входы которого подключены к шине реверса и объедине;ны с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий информационныйвход связан с шиной высокого потенциала, счетный вход через первыйинвертор соединен с первым входомэлемента И-НЕ второй вход которого Такт Входные шины Выходы счетчика 14 1 Й 3 2 Й 2 1 Шеститактная 0 0 0 0 0 1 О 1 1 0 1 О /1.0 О 0 0 0 0 1 1 123Ц567 коммутация-31-1 0 7 1 0 1 То же То же Трехтактная коммутация (прямойход)2-3-1-2 Трехтактная коммутация (прямойход)12-23-31-12 0-7 1 1 1 То же То же Шеститактная коммутация (обратный ход)1-13-3-32-2-21-1 0 1 0 01 1 0 О 0 0 1 0 0 1 1 1/О 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0"7 1 0 О То же То же Трехтактная коммутация (обратный ход)2-1-3-2 Трехтактная коммутация (обратный ход)21-1 3-32-21 0-7 1 1 О То же То же 0 1 2 3 5 6 7 0 1 О О 1 0 1 подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика,. выходтретьего разряда которого связан стретьим входом элемента И-НЕ и входом второго инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента И, связанного выходом с младшим адресным входом первого мультиплексора. Адресный код Режим работы ШДва 0 1 1 0 0 0 0 1Подписи Тираж ри ГКНТ СССР изо Процэводсгяенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна Заказ 4396 КИПИ Государств 1ого комйтета и35, Москва, Ж ениям икая на открытиям и д, 4/5