Устройство для программного управления шаговым двигателем

 

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами от управляющих вычислительных машин. Целью изобретения является повьшение надежности и помехозащищенности устройства . Устройство содержит задатчик программы 1, распределитель импульсов 2, канальные усилители 3, элемент И 4, обмотки шагового двигателя 5, 28, магниточувствительные элементы 6, 7, RS-триггер 8, элементы И-НЕ 9-12, ключи 13-16, 26, 27, измерительную катушку индуктивности 17, выпрямительные диоды 18-22, управляюще-компенсирующую катушку ин- .дуктивности 23, резисторы 24, 25, шины силового 29 и управляющего 30 питания. В устройстве обеспечивается гальваническая развязка сигнальных и силовых цепей, благодаря чему повышаются помехоустойчивость и на дежность устройства при электромагнитных наводках и при большой частоте отработки шагов. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) (5)) 4 G 05 В 19/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф,*

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ": „д

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ "- "I (21) 4004664/24-24 (22) 06.01.86 (46) 23.03.88. Бюл. Ф 11 (71) Институт химии нефти СО АН СССР (72) В.А.Буртелов (53) 62.50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 811477, кл. Н 02 Р 8/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Н - 1043598, кл. G 05 В 19/40, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится. к автоматике и предназначено для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами от управляющих вычислительных машин.

Целью изобретения является повышение надежности и помехозащищенности устройства. Устройство содержит задатчик программы 1, распределитель импульсов 2, канальные усилители 3, элемент И 4, обмотки шагового двигателя 5, 28, магниточувствительные элементы 6, 7, RS-триггер 8, элементы И-НЕ 9-12, ключи 13-16, 26, 27, измерительную катушку индуктивности

17, выпрямительные диоды 18-22, управляюще-компенсирующую катушку ин.дуктивности 23, резисторы 24, 25, шины силового 29 и управляющего 30 питания. В устройстве обеспечивается гальваническая развязка сигнальных и силовых цепей, благодаря чему повышаются помехоустойчивость и надежность устройства при электромагнитных наводках и при большой частоте отработки шагов. 1 ил.

1383300

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами от управляющих вычислительных машин.

Цель изобретения — повышение надежности и помехозащищенности устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит задатчик 1 программы, распределитель 2 импульсов, канальные усилители 3, элемент

И 4, обмотку 5 шагового двигателя, первый 6 и второй 7 магниточувствительные элементы,RS-триггер 8, элементы И-НЕ 9-12,ключи 13-16, измерительную катушку 17 индуктивности, выпрямительные диоды 18-22, управ- 20 ляюще-компенсирующую катушку 23 индуктивности 23, резисторы 24 и 25, ключи 26 и 27, обмотку 28 .шагового двигателя, шину 29 силового питания, шину 30 управляющего питания ° 25

Устройство работает следующим образом.

Пуск осуществляется подачей единичного уровня с выхода запуска за" датчика 1 на элемент И 4, подача уп- 30 равляющих импульсов осуществляется из задатчика 1 по частотному выходу через открытый элемент И 4 на вход распределителя 2 импульсов, направление вращения задается, нулевым или единичным уровнем, поступающим на распределитель 2 импульсов с выхода задания направления вращения задатчика 1.

Единичный уровень из задатчика 1 40 закрывает ключ 27, чем уменьшает ток через катушку 23 и создаваемую ей индукцию магнитного поля, тем самым задается протекание максимального тока через обмотки шагового двигателя, так как суммарная индукция, создаваемая катушками 23 и 17 постоянна. При поступлении разрешающего единичного уровня с соответствующего выхода распределителя 2 импульсов на входы первого 9 и второго 1О элементов И-НЕ ,50 включаются нулевым уровнем ключи 13 и 14, напряжение постоянного тока прикладывается к обмотке.5 шагового двигателя, ток протекает от плюсовой шины силового питания через первый

55 ключ !3, обмотку 5, второй ключ 14, измерительную катушку 17 к минусовой шине силового питания, укаэачный ток создает в катушке 17 магнитное поле, индукция которого пропорциональна току. Магнитные поля, создаваемые катушками 17 и 23, складываются и воздействуют на магниточувствительные элементы 6 и 7. Как только индукция поля, определяемая током, достигнет необходимого значения, первый магниточувствительный элемент 6 нулевым уровнем закрывает первый элемент ИНЕ 9 и закрывает ключ 26, единичный уровень с выхода элемента 9 закрывает ключ 13, а закрывание ключа 26 уменьшит индукцию, создаваемую катушкой 23, что необходимо для компенсации гистерезиса, присущего магниточувствительному элементу 6. Сопротивление резистора 24 определяется параметрами катушки 23 и величиной гистерезиса. Ток, поддерживаемый ЭДС самоиндукции обмотки 5, протекает через диод 19, ключ 14 и катушку 17.

Величина индукции магнитного поля, создаваемого катушками 17 и 23, падает ниже порога отпускания первого магниточувствительного элемента 6, вновь включается первый ключ 13. Таким образом первый ключевой элемент

13 включается с частотой, при которой через обмотку 5 протекает заданное значение тока. Если ключ 13 своевременно не закрыт и наступает аварийная ситуация, срабатывает второй магниточувствительный элемент 7, порог срабатывания которого вышее, чем у первого элемента 6 (разницу порогов срабатывания проще всего получить путем различного расположения элементов в поле катушек) — триггер

8 устанавливается в единичное состояние и нулевым уровнем инверсного выхода закрывает ключ 14 через второй элемент И-НЕ 10. После устранения неисправности схема устанавливается в исходное состояние подачей нулевого уровня с выхода сброса задатчика 1 на R-вход RS-триггера 8.

Диод 18 служит для рекуперации энергии, запасенной в обмотке шагового двигателя, и ограничения напряжения на втором ключе до величины напряжения источника питания.

Таким образом отрабатывается каждый импульс, поступающий из задатчика 1 на распределитель 2 импульсов через элемент И 4. После отработки заданного программой числа импульсов на первом управляющем выходе задатчи1383300 ка 1 устанавливается нулевой уровень, который запрещает прохождение импульсов через элемент И 4, одновременно открывается ключ 27, дополнительный ток через катушку 23 увеличивает ин5 дукцию магнитного поля, создаваемого ей, что в итоге -приводит к ограничению тока через обмотку 5 в режиме фиксированной стоянки.

Работа третьего 15 и четвертого

Д

16 ключей аналогична рассмотренным первому 13 и второму 14 ключам с той разницей, что эти ключи через третий

11 и четвертый 12 элементы И-НЕ .управляются от соответствующего выхода распределителя 2 импульсов, единичный уровень на котором не может совпадать с единичным уровнем на предыдущем выходе распределителя. 20 . За счет применяемой гальванической развязки силовых и управляющих цепей повышается помехоустойчивость устройства, что позволяет упростить конструкцию (за счет снижения требований к экранированию и амплитуде пульсаций силового источника питания), повысить надежность устройства, особенно по отношению к единичным сбоям при большой частоте отработки шагов.

Формула изобретения

Устройство для программного управления шаговым двигателем, содержащее задатчик программы, распределитель

1 импульсов, элемент И и канальные усилителА по числу пар фаз шагового двигателя, каждый из которых содержит четыре элемента И-НЕ, шину управляю40 щего питания, четыре ключа, RS-триггер, четыре выпрямительных диода, причем выход запуска задатчика программы соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с частотным выходом задатчика программы, выход задания направления вращения которого соединен с входом задания направления распределения распределителя импульсов, частотный вход которого соединен с выходом элемента И, выход сброса задатчика программы соединен с R-входом RSтриггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И-НЕ, выходы которых подключены соответственно к управляющим входам второго и четвертого ключей, выходы которых обьединены, первый тактовый выход каждой пары. группы пар тактовых выходов по числу канальных усилителей распределителя импульсов подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, и к первому входу первого элемента И-НЕ, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, выход которого через первую обмотку шагового двигателя подключен к информационному входу второго ключа и к входу первого выпрямительного диода, выход которого подключен к информационному входу первого ключа, к плюсовой шине силового питания, к информационному входу третьего ключа и к выходу третьего выпрямительного диода, вход которого соединен с информационным входом четвертого ключа и через вторую обмотку шагового двигателя к выходу третьего ключа и к выходу четвертого выпрямительного диода, вход которого подключен к минусовой шине силов9го питания и к входу второго выпрямительного диода, подключенного выходом к выходу первого ключа, второй тактовый выход каждой пары группы пар тактовых выходов по числу канальных усилителей распределителя импульсов соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ и с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И-HE выход третьего элемента И-НЕ соединен с управляющим входом третьего ключа, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и помехозащищенности устройства, в каждыЛ канальный усилитель дополнительно введены пятый и шестой ключи, пятый выпрямительный диод, измерительная катушка индуктивности, управляюще-компенсирующая катушка индуктивности, первый и второй магниточувствительные элементы, первый и второй резисторы, причем первый и второй магниточувст" вительные элементы находятся в магнитном поле управляюще-компенсирующей катушки индуктивности и измерительной катушки индуктивности," выход запуска задатчика программы соединен с управляющим входом шестого ключа, информационный вход которого через второй резистор подключен к первому выводу первого резистора, к входу пятого выпрямительного диода и к перво1383300

Составитель Е.Власов

Редактор Н.Бобкова Техред М.Ходанич Корректор М.Максимишинец

Заказ 1296/45 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 му выводу управляюще-компенсирующей катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с выходом пятого выпрямительного диода и с шиной управляющего питания, выход первого

5 магниточувствительного элемента подключен к второму входу первого элемента И-НЕ и к управляющему входу пятого ключа, информационный вход кото- 1О рого подключен к второму выводу первого резистора, минусовая шина силового питания подключена через измерительную катушку индуктивности к выхо. ду второго ключа, выходы пятого и шестого ключей заземлены, выход второго магниточувствительного элемента подключен к 5 -входу

RS-.òðèããåðà.