Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем

 

Использование: в шаговом электропроводе на базе шестифазного двигателя, Сущность: распределитель из кодового задатчика, четырехразрядного двоичного счетчика с тактовым входом и входом реверса , элемента И-НЕ, инверторов, триггера, блока задания режимов коммутации, шести мультиплексоров позволяет повысить надежность путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходе. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (fOCflATEHT CCCP) ьсМЩф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ПЯтЕНТМО - 7г„у, БчБД1-1г г,;(21) 4879821/07 (22) 02.11.90 (46) 30.07.93..Бюл. 1ч . 28 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им. В.И.Ленина (72) В.Д.Телегин, В.В,Нижников и И,Н.Рудой (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 1083321, Н 02 P 8/00, 1983.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 1631691, Н 02 Р 8/00, 1990, Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе на базе шестифазного двигателя.

Целью изобретения является повышение надежности путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходах распределителя.

На чертеже представлена схема распределителя импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем.

Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем содержит шину 1 "ход/стоп", кодовый задатчик 2, четырехразрядный двоичный счетчик 3 с тактовым входом 4 и входом 5 реверса, элемент И-НЕ 6, первый 7 и второй

8 инверторы, триггер 9, блок 10 задания режимов коммутации, первый 11, второй 12, третий 13, четвертый 14, пятый 15 и шестой

16 мультиплексоры, выходы которых являются выходами распределителя, первый информационный вход первого мультиплексора 11 соединен со вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым ин. Ы 1836612 А1 (54) РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШЕСТИФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Использование: в шаговом электропроводе «а базе шестифвзного двигателя, Сущность: распределитель иэ кодового задатчика, четы рехразрядного двоичного счетчика с тактовым входом и входом реверса, элемента И-НЕ, инверторов, триггера, блока задания режимов коммутации, шести мультиплексоров позволяет повысить надежность путем исключения избыточных со- стояний и помеховых сигналов на выходе. 1 ил. формационными входами соответственно второго 12, третьего 13, четвертого 14, пятого 15 и шестого 16 мультиплексоров, второй, третий. четвертый, пятый и шестой информационные входы первого мультиплексора

11 подключены по кольцевой схеме аналогично информационному входу к соответствующим информационным входам второго

12, третьего 13, четвертого 14, пятого i5 и шестого 16 мультиплексоров, седьмой и восьмой информационные входы у каждого из мультиплексоров 11 — 16 объединены соответственно с первым и шестым информационными входами этого же мультиплексора, второй информационный вход первого мультиплексора 11 связан с общей шиной, а его первый, третий, четвертый, пятый и шестой информационные вхо. ды соединены с соответствующими информационными выходами блока 10 задания режимов коммутации, информационные входы которого подключены к выходам кодового задатчика 2, вход управления связан с шиной 1 "ход/стоп", вход для задания тактности коммутации соединен с выходом

1830612

nepeoro разряда четырехразрядного двоичного счетчика 3, вход разрешения счета которого подключен к управляющему выходу блока 10 задания режимов коммутации, выходы второго, третьего и четвертого разрядов соединены соответственно с первыми (А), вторыми (В) и третьими (С) адресными входами мультиплексоров 11 — 16, первый вход предварительной установки подключен ко входу 5 реверса и объединен с входом первого инвертара 7, выход l(OTopof o связан с вторым и четвертым входами предварительной установки четырехразрчдного двоичного счетчика 3, третий вход предварительной установки которого соединен с общей шиной, тактовый вход 4 oRединен с входом второго инвертора 8, выход которого подключен к тактовому входу триггера 9, выход которого соединен с входом записи информации (Е) четырехразрядного двоичного счетчика 3, выходы третьего и четвертого разрядов которого подключены ко входам элемента И вЂ” HF 6, выход которого связан с информационным входом триггера

9.

Устройство работает следующим образом, При включении и подготовке распределителя к работе на шине 1 "ход/стоп" устанавливается сигнал низкого уровня; четырехразрядный двоичный счетчик 3 обнуляется, триггер 9 устанавливается в единичное состояние (установочные цепи стандартны и на чертеже не отражены), а в кодовом задатчике 2 набирается ненулевой код требуемого режима коммутации. Блок

10 задания режимов коммутации преобразует поступающий на его информационные входы код режима в соответствующую совокупность потенциальных сигналов, подаваемую на информационные входы мультиплексоров 11-16, На управляющем выходе блока 10 задания режимов коммутации при наличии сигнала низкого уровня на шине 1 "ход/стоп" (либо при набранном нулевом коде в кодовом задатчике 2) присутствует сигнал низкого уровня, поступающий на вход разрешения счета четырехразрядного двоичного счетчика 3 и блокирующий счет при подготовке распределителя к работе, Блокировка четырехразряднагодвоичнога счетчика 3 путем подачи сигнала низкого уровня на шину 1 "ход/стоп" либо набором нулевого кода в кодовом задатчике 2 может быть использована и в процессе работы для реализации режимов соответственно фиксированной стоянки шагового двигателя либо стоянки с обесточенными обмотками при сохранении информации о положении вала двигателя.

После подготовки распределителя к работе на шину 1 "ход/стоп" подается потенциальный сигнал высокого уровня. На управляющем выходе блока 10 задания режимов коммутации при атом появляется разрешающий сигнал высокого уровня и четырехразрядный двоичный счетчик 3 начинает отсчитывать поступающие на его тактовый вход 4 отрицательные тактовые импульсы, увеличивая либо уменьшая свое содержимое на единичку с каждым тактовым импульсом соответственно при высоком или низком уровне сигнала на входе 5 реверса. Если при подготовке распределителя к работе в кодовом задатчике 2 был набран один из четырех возможных двенад-цатитактных режимов коммутации, то уровень сигнала, поступающего с соответству1ощего информационного выхо- . да блока 10 на третий информационный вход первого мультиплексора 11 и связанные с ним информационные входы остальíLIх мультиплексоров 12-16, будет изменяться с каждым тактовым импульсом соответственно уровню сигнала на выходе первого разряда четырехразрядного двоичного счетчика 3. При наборе одного из пяти возмо>кных шеститактных режимов коммутации уровень сигнала на указанном информационном выходе блока 10 не изменяется в процессе отработки перемещений, оставаясь все время низким либо высоким.

На выходах второго, третьего и четвертого разрядов счетчика 3 при подаче тактовых импульсов. после разрешения счета формируется двоичный код, изменяющийся па каждому второму тактовому импульсу.

Поступая на соответствующие адресные входы мультиплексоров 11-16, этот код обеспечивает поочередную выборку информационных входов мультиплексоров, сигналы на которых сформированы блоком 10 задания режимов коммутации при поддержании сигнала низкого уровня на втором информационном входе первого мультиплексора 11 и связанных с ним информационных входах остальных мультиплексоров

12-16. С изменением адресного кода меняется и комбинация сигналов на выходах мультиплексоров f1-16, обеспечивая тем самым. поочередное подключение фазных обмоток. шагового двигателя па каждому такту при двенадцатитактнай коммутации либо по каждому второму такту при выборе одного из шеститактных режимов коммутаЦИИ, Каждый из подаваемых на вход 4 отрицательных тактовйх импульсов адновре5

i 8306 I. -.

50 менно проходит на тактовый вход триггера

9 через второй инвертор 8, записывая своим началом (перепадом из 0 в 1 на выходе второго инвертора 8) в триггер 9 уровень сигнала с его информационного входа, т.е. с выхода элемента И-НЕ 6. Если четырехразрядный двоичный счетчик 3 работает, к примеру, в прямом счете, то высокий уровень сигнала на выходе этого элемента, перезаписываемый началом следующего тактового импульса в триггер 9, будет поддерживатьсл до тех пор, пока состояние счетчика 3 не станет равным 12, т,е. Вплоть до прохождения двенадцатого тактового импульса, После подачи двенадцатого тактового импульса на выходах третьего и четвертого разрядов счетчика 3 появятся сигналы высокого уровня, обуславливающие формирование сигнала низкого уровня на информационно1л входе триггера 9 и установку вала шагового двигателя в исходное состояние, соответствующее нулевому адресному коду с выборкой первых инфор: мационных входов мультиплексоров 11-16, соединенных с седьмыми информационными входами, считываемыми при подаче уровня логического нуля с выхода Второго разряда счетчика 3 на младший адресный вход (А) каждого из мультиплексоров 11-16 и уровней логических единиц на старшие адресные входы (B и C) этих мультиплексоров.

Началом следующего, т.е. тринадцатого, тактового импульса В триггер 9 записыВается сигнал низкого уровня, разрешающий запись информации В четырехразрядный счетчик 3, С учетом инверсии сигнала на первом инверторе 7 в первый разряд счетчика 3 при прямом счете практически по началу тринадцатого тактового импульса заносится единичка, обуславливающая отработку шага при двенадцатитактных режимах кол1мутации либо не влияющая на положение вала двигателя при шеститактных режимах, в то время как на выходе элемента И вЂ” НЕ 6 восстанавливается сигнал высокого уровня, а на адресные входы мультиплексоров 11 — 16 подается нулевой код, идентичный по своему действи1О коду, сформированному счетчиком 3 после подачи двенадцатого тактового импульса.

По окончании тринадцатого тактового импульса содержимое счетчика 3 не меняется, так как его тактовый вход заблокирован сигналом низкого уровня по входу разрешения записи информации, Очередная единичка занесется В счетчик 3 окончанием четырнадцатого импульса после снятия сигнала разрешения записи, т,е. после того, как по началу этого импульса в триггер 9

40 л5 запишется с,! !lan гысокога уровня с Выхода элемента И-НЕ 6 и C ;8-1ику 3 вновь Будет разрешен счal. Ь дальнейшем вышеописанный процесс с корректной перезаписью информации з счетчик 3 после прохождения каждого двенадцатога тактового импульса повторяется, обеспечивая формирование адреснога кода без каких-либо прасечек и прарезак на Выходах распределителя, При изменении направления движения путем подачи сигнала низкого уровня на вха 5 реверса чегырехразрядный двоичный счетчик 3 начинает работать в режиме г ычи тания, По окончании 1! Oрвага тактового импульса паследастиж81;1;я нулевага состоя:1ия на всех разрядных В1-гхадях -етчикг 3 появятся уровни ЛОГ11ческ1;>: -д11ниц, чта соответствует коду числа 15. Кя инфармациан-!

IoI"; Входе триГГера 9 ус3анаВливастся сигнаn Il„-экого,;рав1 я записянныg В ГОИ1гер 9 Г1О llamaïó второго тактового импульса, В с 18T ÿ!: 3 г.o., этом будет занесен кад числа 10, чта Ведет I I on n8Hèlo си нала низкого уровня:-.:.. Выходах первого разряда (отработка шага п и вснэдцатитактпам режиме коммутации) и тоетьего разряда. Сигиan Высокого уравí"-. 1га выходе элемента

И Н Е 6 Восстана!3лиьается, а пОДаваемый пpvi этом на адресные входы мультиплекса роь 11 — 16 кад (101) падтьер>кдает выборку шести информац1гонных входов, считываемых идентична предшеству1ащему состоянию счетч1 ка 3, когда на BG8 адресные вхОДы мультипл8кссрОВ 11 "6 подавались уровни логических e;,диниц (111), обеспечивающие переда -у íà Выходы расг1ределитвnя сиГ11ялов с Восьмых информационных

Входов, свяэаннь!х с шсстыми информационнымии входами В каждом из мультиплексоров. Па началу третьего тактового импульса блокировка счета снимается и содерж имое счетчика 3 вновь ra:Ièía8ò уменьшаться на единичку с кяждь м тактовым импульсоM

ВплОть да достижения нулевОГО состояния, после чего Bh! I!38oo1!ñaííèé процесс пОРтО ряется. Т814 сал1ым !л в режиме Вычитания, т,е, пр . отработке перемеьцений В обратном направлении, камг>инация Выходных сиГна лов также меняется корректно, без просечек на Выходах мультиплексоров Г1ои испальзаВании состоя!1 ля 15 счет 1ика 3, работающего в режиме пересчета на 12, в качестве штатнОГО состояния.

Таким образам, предлагаемый распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем имеет, в сравнении с известным техническим решением, более высокую надежность благодаря использозанию присущих прототипу избыточных состояний счетчика в качестве штат1830612 ных рабочих состояний и исключению помеховых сигналов, в т.ч. синхронных помех, на выходах распределителя, причем как перезапись информации в четырехразрядный двоичный счетчик для обеспечения корректного пересчета на 12, так и формирование адресного кода выполняется в распределителе по тактовым импульсам.

Формула изобретения

Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем, содержащий кодовый задатчик, четырехразрядный двоичный счетчик с тактовым входом и входом реверса, элемент И-НЕ, шесть мультиплексоров и блок задания режимов коммутации, информационные входы которого подключены к выходам кодового задатчика, вход управления связан с шиной "Ход/стоп", вход для задания тактности коммутации соединен с выходом первого разряда четырехразрядного двоичного счетчика, выходы второго, третьего и четвертого разрядов которого подключены соответственно к первым, вторым и третьим адресным входам мультиплексоров, выходы которых являются выходами распределителя, первый информационный вход первого мультиплексора соединен с вторым, третьим, четвертым, пятыми шестым информационными входами соответственно второго, третьего, четвертого, пятого и шестого мультиплексоров, второй, третий. четвертый, пятый и шестой информационные входы первого мультиплексора подключены к соответствующим информационным входам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого мультиплексоров по кольцевой схеме аналогично первому информационному входу первого мультиплексора, второй инфор-. мационный вход первого мультиплексора

5 связан с общей шиной, первый, третий; четвертый, пятый и шестой информационные входы подключены к соответствующим информационным выходам блока задания режимов коммутации, управляющий выход

10 которого соединен с входом разрешения . счета четырехразрядного двоичного счетчи-. ка, первый вход предварительной установки которого обьединен с входом реверса, третий вход предварительной установки связан

15 с общей шиной, выходы третьего и четвертого разрядов подключены к входам элемента И-НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем иск- . лючения избыточных состояний и помехо20 вых сигналов на выходах распределителя, в него введены триггер, первый и второй инверторы, входы которых соединены соответственно с входом реверса и тактовым входом четырехразрядного двоичного счет25 чика, второй и четвертый входы предварительной установки которого подключены к выходу первого инвертора, выход второго инвертора соединен с тактовым входом триггера, информационный вход которого

30 соединен с выходом элемента И-НЕ, а выход — с входом записи информации четырехразрядного двоичного счетчика, седьмой и восьмой информационные входы каждого мультиплексора объединены соответствен35 но с первым и шестым информационным входами этих же мультиплексоров.

1830612

Составитель В. Нижников

Редактор Н. Егорова Техред М. Моргентал Корректор С, Юско

Заказ 2527 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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