Многофункциональный распределитель для управления шаговым двигателем

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах с шаговым электроприводом на базе трехфазных, четырехфазных и шестифазных шаговых двигателей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения известных режимов коммутации и стоянки для двигателей с различным числом фазных обмоток и обеспечения работы шаговых двигателей в режимах переменной тактности, управляемых по шинам выбора режима коммутации, а также введения автоматического контроля за штатным функционированием устройства. В многофункциональный распределитель для управления шаговым двигателем дополнительно введены схема свертки, седьмой выход постоянного запоминающего устройства, шина «штатная работа» и новые функциональные связи, указанные в материалах заявки. 4 ил., 2 табл.

 

Известен [1] распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем, содержащий шины управления, тактовых импульсов, реверса, выбора режима коммутации, реверсивный счетчик и мультиплексоры, адресные входы которых соединены с разрядными выходами счетчика, а выходы используются в качестве выходов распределителя, который реализует режимы четырехтактной поочередной и парной реверсивной коммутации, а также режимы стоянки с включенными или обесточенными обмотками. Однако данное устройство не реализует режимы коммутации трехфазных и шестифазных шаговых двигателей, не обеспечивает автоматический контроль за сбоями и отказами устройства.

Наиболее близким к заявляемому распределителю является устройство для управления шаговым двигателем [2], содержащее первую, вторую и третью шины выбора режима коммутации, шину управления, тактовую шину, шину реверса, реверсивный 2/12 счетчик, первый, второй и третий входы которого соединены с шиной управления, тактовой шиной, шиной реверса соответственно, постоянное запоминающее устройство, первый -четвертый адресный входы которого соединены с одноименными выходами счетчика, пятый - восьмой входы постоянного запоминающего устройства соединены соответственно с третьей, второй, первой шинами выбора режима коммутации и разрешения чтения, а первый - шестой выходы используются в качестве выходов устройства, которое позволяет реализовать режимы трехтактной, четырехтактной, шеститактной поочередной и парной, двенадцатитактной реверсивной коммутации, а также режимы обесточенной стоянки и стоянки под током. Однако данное устройство не обнаруживает отказы в функционировании.

Заявляемое изобретение направлено на расширение функциональных возможностей устройства и повышение эффективности его эксплуатации.

Это достигается тем, что в устройство дополнительно введены схема свертки, контрольный разряд проверки на нечетность постоянного запоминающего устройства, выходная шина «штатная работа», при этом первый - седьмой выходы распределителя соединены с одноименными входами схемы свертки, выход которой соединен с шиной «штатная работа».

На фиг.1 приведена блок-схема распределителя, на фиг.2 - схема подключения фазных обмоток трехфазного двигателя к выходам распределителя, а также циклы трехтактной и шеститактной реверсивной коммутации и соответствующие им диаграммы поля статора. На фиг.3 приведена схема подключения фазных обмоток шестифазного двигателя к выходам распределителя, а также циклы трехтактной, шеститактной, двенадцатитактной реверсивной коммутации и соответствующие им диаграммы поля статора. На фиг.4 показано подключение фазных обмоток четырехфазного двигателя к выходам распределителя, а также циклы четырехтактной парной и поочередной реверсивной коммутации и соответствующие им диаграммы поля статора.

Распределитель содержит шины выбора режима коммутации (1-3, шину управления 4, тактовую шину 5, шину реверса 6, шину разрешения чтения, реверсивный 2/12 счетчик 8, постоянное запоминающее устройство 9, схему свертки 10, шину «штатная работа» 11).

Шины выбора режима коммутации 3, 2, 1 соединены с входами 5, 6, 7 постоянного запоминающего устройства, шина управления 4 соединена с первым входом реверсивного счетчика 8, тактовая шина 5 и шина реверса 6 подключены ко второму и третьему входам реверсивного счетчика, шина разрешения чтения 7 соединена с восьмым входом постоянного запоминающего устройства 9, выходы 1-4 реверсивного счетчика соединены с одноименными входами постоянного запоминающего устройства 9, выходы которого 1-7 соединены с 1-7 входами схемы свертки 10, а выходы 1-6 являются групповым выходом распределителя, выход 11 схемы свертки 10 является выходом «штатная работа» заявляемого распределителя.

Распределитель работает следующим образом. При начальной установке выполняется подключение выходов устройства через усилители мощности к фазным обмоткам шагового двигателя в соответствии с фиг.2-4, а на входах 5-7 постоянного запоминающего устройства устанавливается код режима коммутации. Например, первый, второй, третий выходы распределителя b₁-b₃ через усилители мощности подключаются к обмоткам первой, второй, третьей фазы трехфазного двигателя (фиг.2), а на шинах 1-3 режима коммутации устанавливается код 111 режима трехтактной поочередной коммутации. При этом формируются старшие разряды адреса а₅а₆а₇ (фиг.1) ячеек памяти постоянного запоминающего устройства, значение младших адресных разрядов которого а₁а₂а₃а₄ представлено кодом состояния реверсивного счетчика на его выходах 1-4. При наличии сигнала разрешения чтения Е=1 код содержимого постоянного запоминающего устройства по адресу а₁а₂а₃а₄а₅а₆а₇ выводится на выходные разряды устройства b₁-b₇, обеспечивая заданную коммутацию фазных напряжений двигателя в соответствии с таблицами 1, 2, значение Е=0 устанавливает на выходе устройства переменные b₁-b₇ равными нулю, обеспечивая реализацию режима стоянки с обесточенными обмотками двигателя.

Значение логической переменной V=1 шины 4 управления разрешает счет импульсов, поступающих по тактовой шине 5 на увеличение или уменьшение кода состояния реверсивного счетчика в зависимости от уровня на шине 6 реверса, при этом каждому импульсу соответствует единичное перемещение ротора двигателя в прямом или реверсном направлении.

При $$\overline{V}\wedge E=1$$ обеспечивается реализация режима стоянки под током.

Схема свертки 10 реализует операцию S'=b₁⊕b₂⊕b₃⊕b₄⊕b₅⊕b₆⊕b₇, где b₁-b₆ - логические переменные, управляющие коммутацией обмоток шагового двигателя (b_i=1 соответствует включению обмотки), а b₇ - контрольный разряд проверки на нечетность, равный $$\overline{b}=b_1\oplus b_2\oplus b_3\oplus b_4\oplus b_5\oplus b_6$$ для распределителя, функционирующего без отказов, в этом случае S'=1. Функционирование распределителя при нечетном числе искажений приведено в таблице 2.

Источники информации

1. Авторское свидетельство SU №1474822, Кл. Н02Р 8/00, бюл. №15, 23.04.89.

2. Патент RU 2417512, Кл. Н02Р 8/00, Н02Р 8/20, бюл. №21, 27.07.2011.

3. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями/ Под редакцией М.Г.Чиликина. М.: «Энергия», 1971.Многофункциональный распределитель для управления шаговым двигателем (отказов нет, $$S={\overline{b}}_7\oplus b_7=1$$ штатный режим, прямая коммутация)

Многофункциональный распределитель для управления шаговым двигателем (режим обнаружения нечетного числа искажений)

Многофункциональный распределитель для управления шаговым двигателем, содержащий первую, вторую и третью шины выбора режима коммутации, шину управления, тактовую шину, шину реверса, реверсивный счетчик, первый, второй и третий входы которого соединены с шиной управления, тактовой шиной, шиной реверса соответственно, постоянное запоминающее устройство первый - четвертый адресные входы которого соединены с одноименными выходами счетчика, пятый - восьмой входы постоянного запоминающего устройства, соединенные соответственно с третьей, второй, первой шинами выбора режима коммутации и разрешения чтения, а первый - шестой выходы используются в качестве выходов устройства, отличающийся тем, что в распределитель дополнительно введены схема свертки, шина «штатная работа», седьмой выход постоянного запоминающего устройства, при этом выходы первый - седьмой постоянного запоминающего устройства соединены с одноименными входами схемы свертки, выход которой соединен с шиной «штатная работа».