Схема управления шаговым двигателем

Функциональная схема логического блока управления шаговым двигателем приведена на рис. 7.1. Назначение переключателей на панели приборного блока:

· S1 – переключатель режима подачи импульсов от генератора или устройства одиночного сигнала;

· S2 – кнопка подачи одиночного импульса;

· S3 – переключатель направления вращения вала ШД;

· S4 – переключатель пуска или принудительного останова двигателя;

· S5 – кнопка начального сброса;

· S6 – переключатель режима индикации – счет частоты или числа импульсов;

· S7 – переключатель режима коммутации обмотки возбуждения ШД (6-тактный или 12-тактный);

· S8 – переключатель режима коммутации обмотки возбуждения ШД по фазам – алгоритм управления;

· S9 – переключатель вида задающего (управляющего) устройства – логический блок или компьютер;

· S10 – переключатель блокировки коммутации фаз двигателя.

Периодически повторяющиеся управляющие импульсы напряжения прямоугольной формы вырабатываются генератором частоты и через асинхронные RS-триггеры, исключающие потерю импульсов вследствие дребезга контактов переключателей S1÷S4, поступают на прямой "+1" (ШД вращается по часовой стрелке) или инверсный "-1" – (ШД вращается против часовой стрелки) входы счетчика СТ в зависимости от положения переключателя S3. Изменение частоты генератора осуществляется потенциометрами R1 и R2.

Переключатель S1 устанавливает режим импульсов напряжения: периодически повторяющиеся или одиночные, подаваемые нажатием кнопки S2. Переключателем S4 разрешается ("START") или блокируется ("STOP") прохождение импульсов на вход счетчика СТ.

Кнопкой S5 осуществляется сброс системы управления ШД в исходное состояние.

Реверсивный 4-х разрядный счетчик СТ выполнен на основе триггеров (микросхема К155ИЕ7) и подсчитывает количество поступающих на вход импульсов в двоичном коде. Максимальное число импульсов, которое может быть записано в счетчике, равно:

,

где n – число разрядов.

В исходном состоянии счетчик обнулен. С приходом первого импульса он начинает суммирование (если импульс напряжения от генератора поступает на вход "+1" счетчика) или вычитание (если импульс напряжения поступает на вход "-1" счетчика); в последнем случае в начале счета все разряды счетчика находятся в состоянии "1". На выходе счетчика появляются сигналы, отображающие количество входных сигналов, записанных в двоичном коде. Например, при 10 входных импульсах состояние счетчика будет (табл. 7.1):

Q4=1; Q3=0; Q2=1; Q1=0,

то есть в двоичном коде записано число:

1010 = 1´2³+0´2²+1´2¹+0´2⁰ = 8+0+2+0 = 10.

С помощью мультиплексора MS (микросхема К555КП11) и переключателя S7 выбирается 12-тактная или 6-тактная схема управления. Для 6-тактной схемы младший разряд мультиплексора Q1 и тем самым вход "1" дешифратора DС принудительно устанавливается в "0", вследствие чего все четные состояния дешифратора Q2, Q4, Q6, Q8, Q10, Q12 исключаются (табл. 7.3).

Таблица состояний (истинности) четырехразрядного счетчика СТ на сложение

Таблица 7.1

Дешифратор DС (микросхема К155ИДЗ) преобразует 4-разрядный двоичный код выхода MS в код «1 из 16-ти», то есть при каждой комбинации входных в DС сигналов формируется единичный сигнал только на том выходе DС, номер которого соответствует десятичной записи того же числа. Например, если на вход DС подана комбинация сигналов в двоичном коде 1001 (в десятичном коде число 9), то сигнал "1" появится лишь на выходе Q9 дешифратора (табл. 7.2).

Шаговый двигатель работает по 12-тактной или 6-тактной схемам, поэтому для обеспечения этого условия выходы Q13 и Q14 дешифратора DC через элемент 3И-НЕ (микросхема К155ЛА4) подаются на вход R (сброс) счетчика СТ. С приходом 12-ого импульса (для 12-тактной схемы) и 6-го (для 6-тактной схемы) на выходе Q13 или Q14 дешифратора устанавливается "1" и цикл счета импульсов начинается снова (табл. 7.2). Выходы Q15,Q16 дешифратора и элемент 2И используются для повторения циклов счета при поступлении импульсов напряжения генератора на вход «-1» СТ, (реверс ШД).

Таблица истинности дешифратора DС при 12-тактной схеме управления:

Таблица 7.2

В табл. 7.3 показана работа дешифратора при 6-тактной и 12-тактной схемам коммутации обмотки возбуждения ШД с алгоритмами управления 1-2 и 2-3 (порядок включения фаз и одновременной их работы).

Изменение алгоритма управления можно наблюдать по переключению светодиодов на верхней панели. Каждый светодиод включен в цепь одной фазы ШД и показывает, какая фаза находится во включенном состоянии.

Таблица 7.3

Сигналы Q1÷Q12 с выхода дешифратора поступают на комбинационную схему из элементов 2И-НЕ (К155ЛАЗ) и 4И-НЕ (К155ЛА1), управляемую от переключателя S8. Эта схема представляет собой шифратор униполярного кода дешифратора «1 из 12-ти» в шестипозиционный код управления фазами ШД. Выходные сигналы логических элементов 4И-НЕ в виде 6-ти позиционного кода поступают на вход мультиплексора MS, режим которого (логический блок «1» или компьютер) выбирается переключателем S9.

Выходные сигналы мультиплексора Q1÷Q6 в установленном ранее режиме коммутации управляют усилителями мощности «И_Сl÷И_С6» в цепи обмоток возбуждения ШД.

Обмотки возбуждения ШД питаются от диодного выпрямителя током напряжения U _п=48 В, цепи управления работают при напряжении 5 В. Гальваническая развязка силовой и управления цепей выполнена с помощью транзисторной оптопары АОТ100Б усилителя мощности. Блокировка коммутации фаз ШД выполняется переключателем S10.

Индикация частоты импульсов или их числа индикатором HG осуществляется следующим образом. На вход делителя частоты 1/100 подается частота сети 50 Гц, а с выхода снимается частота 0,5 Гц, задающая интервал измерения (2 с). Схемой управления на элементах И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ и переключателем S6 выбирается режим измерения частоты (положение «1») или числа импульсов (положение «Nstep»). Ha входы «+1» и «-1» двоично-десятичного реверсивного счетчика СТ (реализован на 4-х микросхемах К155ИЕ6) подаются те же сигналы, что и на входы счетчика СТ логического блока. Дешифратор DС преобразует 4-х разрядный десятичный код сигналов генератора в код, необходимый для управления 4-мя семисегментными индикаторами HG.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: