Способ формирования последовательности импульсов для управления шаговым двигателем и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для гибкого программного управления шаговым приводом технологического оборудования. Цель изобретения - расширение области применения за счет использования в системах контурного управления шаговым приводом и повышение точности шагового привода. Поставленная цель достигается за счет формирования определенной последовательности действий при загрузке счетчиков программируемого таймера и введения в устройство управления двигателем дополнительных элементов. Устройство в соответствии с предложенным способом позволяет регламентировать временные промежутки, и значит избежать сбоев частоты и за счет этого повысить точность привода, что выражается в повышении точности поддержания частоты управляющих импульсов каждого из двигателей. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИН

tS )s 0» 19/40!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГИНТ СССР (2 1) 435 325? /2 4-2 4

-(22) 06. 10. 87 (46) 30.10.90. Бюл. Р 40 (71) Опытно-конструкторское бюро специальных радиотехнических систем

Новгородского политехнического института (72)" П,Ф,Иванов и Д.А,Смирнов (53) 621.503.55(088.8) ! (56) Башарин А.В., Новиков В,А, и Соколовский Г.Г. Управление приводами. Л.: Энергоиздат, 1982, с,254, 250.

Авторское свидетельство СССР

Р 1218368, кл. G 05 В 19/18, 1986.

Авторское свидетельство СССР

9 1274491, кл. С 05 В 19/40, 1987. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматиИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть

Использовано для гибкого программного управления шаговым приводом технологического оборудования.

Цель изобретения — расширение области применения за счет использования в системах контурного управления шаговым приводом и повышение точности шагового привода.

На фиг..1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы его работы. ке и вычислительной технике и может быть использовано для гибкого программного управления шаговым приводом технологического оборудования ° Цель: изобретения — расширение области йрименения за счет использования в системах контурного управления шаговым приводом и повышение точности шагового привода. Поставленная цель достигается зя счет формирования определенной последовательности действий при загрузке счетчиков программируемого таймера и введения в устройство управления двигателем дополнительных элементов. Устрсйство в соответствии с предположенным способом позволяет регламентировать временные промежутки, H значит, избежать сбоев частоты и за счет этого поп IcHTI. точность привода, что выражается в повышении точности поддержа1-пя частоты управляющих импульсов каждого из двигателей.

2 ил.

При интерполяции пространственных 4 траекторий с помощью привода на осно- «3 ве шаговых двигателей для улучшения динамических характеристик гривода, а также для обеспечения постоянства контурной скорости (технологическое требование, например, при сварке) необходимо поддерживать с высокой точностью скорость перемещения по каждой из координат, а следовательно, и частоту управляющих импульсов. При отсутствии регламентации временного промежутка дпя перезагрузки значений

1603347 в соответствующие счетчики после от работки очередного участка интерполяции отработка двигателями следующего участка начнется. через промежуток времени, независящий от текущего зна5 чения частоты управляющих импульсов °

Это приводит к сбою частоты управляющих импульсов на каждом из двигателей. привода и в свою очередь увеличивает погрешность отработки данного участка интерполяции. Кроме того, при работе двигателей на частоте, пре. вышающей частбту приемистости, такие сбои частот могут привести к потерям шагов и даже к остановке двигателя.

Регламентирование временного промежут-. ка позволяет избежать сбоев частоты

1 и за счет этого добиться повышения точности привода, выражающейся в повышении точности поддержания частоты управляющих импульсов каждого из двигателей, повышение точности поддержания результирующей скорости перемещения на каждом из участков интерполяции, повышении точности отработки заданного значения перемещения как по каждой из координат, так и результирующего перемещения.

Устройство содержит,программируемый трехканальный таймер 1, элемент

ИЛИ 2, D-триггер 3, счетчик 4 импульсов, коммутатор 5, одновибратор 6, первую 7 группу ключей, группу 8 элементов И"НЕ, обмотки 9 шагового двигателя, группу ключей 10, источники ll напряжения, группу развязывающих диодов 12, источник 13 напряжения, группу развязывающих диодов 14.

Устройство работает следующим об40 разом.

В соответствии с способом формиро. вания импульсной последовательности счетчики каналов программируемого трехканального таймера 1 загружают

45 значения коэффициентов деления тактовой частоты .и значения на единицу меньше константы, соответствующей числу импульсов, которое необходимо подать на обмотку шагового двигателя.

По управляющей шине на устройство вы50 дают сигналы начальной установки,триггера 3 и направление вращения.

После разрешения работы на выходе счетчика первого канала вырабаты- 55

1 вается последовательность импульсов, частота которых определяется коэффициентом деления тактовой частоты. Эта последовательность поступает на вход е; счетчика второго канала, работающего на вычитание. За обнулением счетчика. второго канала производится контроль в режиме слежения или прерывания. После обнуления счетчика второго канала на втором выходе таймера появляется импульс, который устанавливает соот-. ветствующее состояние D-триггера 3.

При этом запрещается работа первого и второго каналов счетчиков таймера и разрешается работа третьего канала.

Эа временной промежуток между импульсом обнуления второго канала и им" пульсом, появляющимся на третьем выходе третьего канала, производится загрузка в счетчики таймера новых значений коэффициентов деления и константы. Появление импульса на выходе третьего канала возвращает D-триг" гер 3 в исходное состояние. При этом запрещается работа счетчика третьего канала и разрешается работа счетчиков первого и второго. каналов. Таким образом, время загрузки новых значений в счетчики каналов оказывается регламентировачным с помощью выдачи недостающего импульса для шагового двигателя с частотой, соответствующей частоте предыдущих импульсов. Выходы первого и третьего каналов таймера соединены с входами элемента ИЛИ 2.

Последовательность импульсов, поступающая с выхода элемента ИЛИ 2, устанавливает на выводах счетчика 4 импульсов определенные комбинации сос- тояний. Коммутатор 5 в соответствии

It с данной комбинацией и сигналом Направление вращения" устанавливает комбинацию сигналов, соответствующих

"прямому и обратному" вращению шагового двигателя. С выхода коммутатора 5 сигналы поступают на вход элементов И-НЕ 8 и стробируются сигналом, подаваемым на вход элементов И-НЕ 8 с одновибратора 6, который определя ет длительность поступающих на двига" тель управляющих импульсов. Длительность импульсов равняется времени фор-, сированного режима обмотки данного шагового двигателя и определяется назначением и особенностями конкретного шагового привода, Сигнал на выходе элементов И-HE 8 открывает ключи 10„ которые, осуществляя электронную форсировку обмоток 9 шагового двигателя, подают повышенное питающее напряжение с источника 11 через развязывающие

16033 диоды 12 на обмотки 9, запирая тем самым развязывающие диоды 14.

Сигналы, подаваемые с выходов коммутатора 5 на входы ключей 7 открыФ вают их, подключая тем самым соот" ветствующие обмотки 9 к источникам 11 и 13 напряжения. Но окончании импульса форсировки определяемого одновибратором 6, на выходе элементов И-НЕ 8 устанавливается сигнал, запирающий ключи 10, при этом прекращается подача повышенного напряжения с источника 11, а на обмотки 9 через развязывающие диоды 14 с источника 13 поступает номинальное напряжение питания.

Предложенное устройство позволяет осуществлять программный разгон и торможение шагового двигателя по любому заданному закону. Если при этом пеобхо- 20 димо изменять частоту управляющих импульсов на каждом. шаге двигателя, то в счетчик второго канала таймера загружают единицу,а в счетчики первого и третьего каналов — соответствующие зна- 25 чения коэффициентов деления тактовой частоты, причем при разгоне в счетчике первого канала загружают, число большее, чем в счетчик третьего канала, а при торможении производят ЗО обратные действия.

Формула изобретения

1. Способ формирования последовательности импульсов для управления шаговым двигателем, заключающийся в том, что для отработки заданного перемещения задают частоту и количество . управляющих импульсов, распределяют 4р последовательность управляющих импульсов по обмоткам двигателя, усиливают и подают эти импульсы на двигатель, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения 45 .за счет возможности использования в системах контурного управления шаговым приводом и повышения точности ша» гового привода за счет устранения сбоев частоты управляющих импульсов при 50 смене значений частоты в процессе контурного управления, на двигатель подают импульсную последовательность, число импульсов в которой на единицу меньше числа шагов, необходимых для у отработки заданног0 перемещения, не- достающий импульс подают на двигатель после задержки, равной .периоду следования импульсов данной последо- .

47 6 вательности, и при реализации контурного управления каждое последующее значение частоты управляющих импульсов задают в прецелах времени задержки, а каждое последующее значение количества управляющих импульсов задают в пределах временного интервала от момента начала отсчета количества импульсов текущей последовательности до момента подачи на двигатель недостающего импульса °

2. Устройство для формирования последовательности импульсов для управления шаговым двигателем, содержащее программируемь|й таймер, счетчик импульсОв, разрядные выходы которого соединены с информационнымн входами коммутатора, группу элементов И-НЕ, первые входы которых подключены к соответствующим выходам коммутатора и к информационным входам ключей первой группы, управляющие входы которых соедикены с объединенными выводами первого и второго источников напряжения, выходы первой группы ключей соединены с первыми выводами обмоток шагового двигателя, вторь1е выводы которых соединены с катодами развязываюшнх диодов первой и второй групп, выходы элементов И"ИЕ группы соединены с информационными входами ключей второй группы, управляющие входы которых подключены к выводу первого источника напряжения, а выходы — к анодам развязывающих диодов первой группь;, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области примекепия, в него введены элемент ИЛИ, D-триггер и одковибратор, первый вход элемента

ИЛИ подключен к выходу первого канала трехканального программируемого таймера и, к входу управления счетом второго канала, второй вход элемента ИЛИ подключен к вь1-..оду третьего канала и R-входу триггера, $-вход П-триггера соединен с выходом второго канала, D- и С-входы D-триггера подключены к управляющей шине, прямой выход Р-триггера соединен с входами управления первого и второго каналов трехканального программируемого таймера, инверсный выход триггера соединен с входом управления третьего какала таймера, вход одновибратора соединен с выходом элемента ИЛИ и с входом счетчика импульсов, а выход одновибратора подключен к вторым входам элементов И-НЕ группы.

1603347

Уи, fa8

7) Тр .rr

Фие. 2

Составитель И.Швец

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Редактор И.Келемеш

Заказ 3384 Тираж 672 Подписное

ВЫКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Уяроомиое

Яавм

Лреооориаеяв«оя млоса

Serrrorrod

poorurr podomrrr, rrp>

rorrroporr Ощш ест 6/3яопгор сяоси non.f

porrrurr. Роооти, ори которою осищестРяется спосоо по и. Х

Режил ропоты, npu «umoporr осищестОкяелся прагройлнан3 роома е изиенениел тавоты ио кажйм шпее сЮиеотеоя