Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе

Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами, и может быть использовано в системах управления шаговыми двигателями с любым числом фаз в дискретных системах автоматизированного электропривода. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обнаружения большего количества видов отказов. Устройство содержит блок 4 синхронизации, кольцевой реверсивный сдвиговый регистр 7 и элемент 9 сравнения кодов, входы сравнения которого соединены с разрядными входами записи и выходами кольцевого реверсивного сдвигового регистра 7, причем разрядные входы записи подключены к фазам шагового двигателя 3, дополнительно введенные одновибратор 8, элемент И 11, элемент ИЛИ-НЕ 12, элемент 3 ИЛИ-НЕ 10 со стробированием, триггер 6 и элемент ИЛИ 5. Расширение возможностей устройства обеспечивается благодаря обнаружению отказов в шаговом электроприводе в режиме движения непосредственно после отработки каждого шага и вплоть до подачи следующего тактового импульса, в т.ч. и в режиме стоянки, а также при первоначальном включении электропривода. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (ц 4 H 02 P 8/00 г

ПАТЕ ;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике управления электрическими машинами, и может быть использовано в системах управления шаговыми двигателями с любым числом фаз в дискретных системах автоматизированного электропривода.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обнаружения большего количества видов отказов. Устройство содержит блок 4 синх..ронизации кольцевой реверсивный сдвиговый регистр 7 и элемент 9 сравне- Щ

Фие. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4371751/24-07 (22) 0) ° 02.88 (46) 30.09.89. Бюл. )) - 36 (7!) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им. В.И. Ленина (72) В.В. Нижников, В.Д. Телегин, И.FI. Рудой и В.И. Лакизо (53) 621.313.525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

h - 1029371, кл. Н 02 P 8/00, опублик.

15.07.83.

Авторское свидетельство СССР

У 1319227, кл. Н 02 P 8/00, опублик.

23.06.87.

„„Я0„„1511843 А I

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОТКАЗОВ В ШАГОВО)1 ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

15!1843 нпя кодов, входы сравнения которого соединены с разрядными входами записи и выходами кольцевого реверсивного сдвигово"o регистра 7, причем разр!!д- g ные входы записи подключены к фазам шагового двигателя 3, дополнительно введенные одновибратор 8, элемент

И I l „oJIelleIIT HIIH-НЕ 12, элемент 3

IUiII-НЕ 10 со стробировянием, триггер 610 и элемент ИЛИ 5. Расширение возможностей устройства обеспечивается благодаря обнаружению отказов в шаговом электроприводе в режиме движения непосредственно после отработки каждого шага и вплоть до подачи следующего тактового импульса, в т.ч. и в режиме стоянки, а также при первоначальном включении электропривода. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике управле!;.ия электрическими макпп!ами и может быть использовано в системах уп- 20 равлениг! шаговыми дв!ггателями с любым числом фаз ь дискретных системах явтОмя изирОВянпОго электро!!ривода °

Цель изобретения — расширение эксплуатационных ьозможностей г!утем ре- 25 гистряции большего числа видов отказов.

НЯ фиг, приведена функциональная схема устройства для обнаружения отказов в ша!.оном электроприводе при- 30 менительно к четырехфязному двигателю с симыетви и!Ое! парной коммутацией обмоток; па фиг. 2 — эпюрь! напряжении !

3 vçëoÁIiIõ тОчкях схемь! уст!1ойствя, Устройство для обнаружения отказов 35 в шаговом электропт !!Воде, слабженпом

III3IIIBMH таы Овь!л и iIIy JII>coB (Тс1кт

/ It ., !! е вкл!Очен!!я! двигателя (ькл, шд ) и ре

Б еp с я g подключ енпыми к ВхОд ам фо Выь!" рователя 1 управл !ощих импульсов., вы- 40 ходы которого чер комму.татар 2 связаны с соответствующими фазами нагового двигателя 3, содержит блок 4 синхронизации и элемент ИЛИ 5, входы которых объеди!!е!!!! попарно и подкл!очены, 5 сooTHeTcTÁellío к !!!ш!е тактовых !и!пуль сов и шипе включения двигателя, выход эг!ементя ИЛИ 5 и второй выход блока 4 синхронизации соединены с установочными вход Яии триггера 6, Я первый выход блока 4 синхронизации подключен к Входу сдв!!гя (C) I:OJII,ueaol-o peaep сиьпого сдвигового регистра 7, вход разреп!ения записи которого (Е) через одновибратор 8 соединен с шиной вклю- „. чения,цвпгателя, вход реверса (1-1) регистра 7 подключен к шине реверса, разрядные входы записи (D) соединены с азами шагового дьигателя 3 и входами сравнения A элемента 9 сравнения кодов, я выходы регистра 7 подключены к входам сравнения Б элемента 9 сравнения кодов, выход которого соедипен с первым входом элемента

ЗИЛИ-НЕ !О, вход стробирования которого подключен к выходу триггера 6, выход элемента ЗИЛИ-НЕ 10 является выходом устройства, а его второй и третий входы соединены соответственно с выходами элемента И ll и элемента ИЛИ-НЕ 12, Входы которых подключены к фазам шагового двигателя 3.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства и шагового электропривода в момент време-! пи Т! (фиг. 2) на шине включения двигателя (диаграмма 13) устанавливается низкий потенциал, который блокирует формирователь I управля!ощих импульсов, обуслявливая отключение коммутатора 2 и обесточивание обмоток шагового двигателя 3. Сигнал низкого уровня с шины включения двигателя поступает далее через элемент ИЛИ 5, который может быть выполнен, например, на микросхеме К155 ЛИ 1, на вхоц Н-триггера 6 и устанавливает триггер в нулевое состояние (диаграмма 14), при этом сигнал низкого уровня с выхода триггера 6, поступающий

1 на вход стробирования элемента

ЗИЛИ-НЕ 10, который может быть выполнен, например, на одном элементе мик росхемы К155 ЛЕЗ, блокирует этот эле" мент, обуславливая сигнал высокого уровня на его выходе (диаграмма 15) и препятствуя при этом прохождению через этот элемент сигнала высокого уровня с выхода элемента И1П-НЕ 12, обусловленного наличием сигналов низкого уровня на всех его входах благо1511843

55 даря обесточенному состоянию шагового двигателя 3.

В момент времени Т2 (фиг. 2) на шину включения двигателя подается потенциальный сигнал высокого уровня, снимающий блокировку с формирователя 1 управляющих импульсов, который при этом устанавливается в исходное состояние, обеспечивая срабатывание коммутатора 2 и запитывание двух определенных фаз шагового двигателя, соответствующее, к примеру, кодовой комбинации 1100 (I — фаза шагового двигателя включена, 0 — обесточена).

По перепаду сигнала на шине включения двигателя (переходу из "Он в "!") в момент времени Т2 запускаются одновибратор 8 и блок 4 синхронизации, который может быть выполнен, например, на двух последовательно соединенных одновибраторах и элементе задержки. Одновибратор 8 вырабатывает при этом (диаграмма 16) отрицательныи импульс, являющийся сигналом разрешения параллельной записи и поступающий на вход разрешения записи кольцевого реверсивного сдвигового регистра 7. Во время действия этого сигнала с первого выхода блока 4 синхронизации на вход сдвига регистра 7 поступает отрицательный импульс (диаграмма 17); длительность которого определяется временем, необходимым для завершения переходных процессов в формирователе 1, коммутаторе 2 и обмотках шагового двигателя. По окончании этого импульса, т.е. по переходу из 110I1 в ")", в момент времени Т3 информация, присутствующая на разрядных входах записи регистра 7, т.е ° кодовая комбинация 1100, записывается в регистр 7 и поступает с его выходов на входы сравнения В элемента 9 сравнения кодов, на входах сравнения А которого присутствует та же кодовая комбинация. Таким образом, на выходе элемента 9 сравнения кодов появляется сигнал низкого уровня (диаграмма 18), подтверждающий равенство кодов и поступающий на первый вход элемента ЗИЛИ-НЕ IO со стробированием.

На втором и третьем входах этого элемента также присутствуют сигналы низкого уровня, подтверждающие штатный режим работы шагового электропривода, но элемент ЗИЛИ-НЕ IO при этом заблокирован сигналом низкого уровня, поступающим на его вход стробирования с выхода триггер» 6. Снятие строба, т.е. деблокирование элемента ЗИЛИ-}IF. 10 происходит в момент времени Т4 благо- даря установке триггера 6 в единичное состояние по отрицательному импульсу (диаграмма 19), поступающему на П-вход триггера с второго выхода блока 4 синхронизации, который формирует данный импульс по перепаду сигнала (в момент времени ТЗ) на своем первом выходе с некоторой временной задержкой, необходимой для завершения переходных процессов в регистре 7 при записи или сдвиге данных и в элементе 9 сравнения кодов.

Наличие сигналов низкого уровня на всех трех входах элемента ЗИЛИНЕ 10 после снятия строба в момент времени Т4 обуславливает сохранение сигнала высокого уровня на выходе элемента ЗИЛИ-НЕ 10, т.е. на выходе устройства, и подтверждает отсутствие отказа в работе шагового двигателя после его первоначальной установки вплоть до подачи тактового импульса в момент времени Т5 (диаграмма 20)..

Отрицательный тактовый импульс проходит при этом через элемент ИЛИ 5 и обуславливает установку в нулевое состояние триггера 6, сигнал с выхода которого блокирует элемент

ЗИЛИ-НЕ 10. По окончании тактового импульса, т. е. по его переходу из

"0" в "l" на выходе формирователя появляется кодовая комбинация, сдвинутая на один шаг вправо или влево (в зависимости от уровня потенциального сигнала на шине реверса). Поступая на коммутатор 2, эта комбинация (0110 или 1001) обуславлйвает соответствующее изменение его состояния и переключение обмоток шагового двигателя 3, отрабатывающего при этом шаг в ту или иную сторону, в то время как на выходе элемента 9 сравнения кодов появляется сигнал высокого уровня, т.е. сигнал неравенства. По переходу тактового импульса из "0i в "1." в момент времени Т6 запускается блок 4 синхронизации и отрицательный импульс, поступающий с его первого выхода на вход сдвига регистра 7, обуславливает в момент времени Т7 (по переходу из "0" в "1") сдвиг записанной в регистре 7 кодовой комбинации в направлении, определяемом уровнем сигнала на шине реверса. Кодовые комбинации на входах сравнения А и В

l 511843 элемента 9 при этом становятся равными, и на выходе элемента 9 восстанавливается сигнал низкого уровня, подтверждающий отработку шага приводом.

И момент времени Т8 блокировка элемента ЗИЛИ-НЕ 10 снимаетея отрицательным импульсом, поступающим с второго выхода блока 4 синхронизации на вход установки триггера 6 в единичное состояние, и при наличии сигналов низкого уровня на втором и третьем входах элемента ЗИЛИ-НЕ 10 на выходе его ,сохраняется сигнал высокого уровня, т.е. сигнал отсутствия отказа в рабо- 15 те шагового двигателя после отработки шага. Прп поступлении нового тактового импульса в момент времени Т9 описанный цикл повторяется.

При отсутствии тактовых импульсов, 20 ,т.е. работе шагового двигателя в режиме стоянки с включенными обмотками, возникновение неисправности в любом из элементов шагового электропривода, например оорыв или короткое замыкание 25 одной из включеш«их обмоток двигателя 3 или замыкание невключенной обмотки на шину питания, а также любое изменение кодовой комбинации на выходе формирователя 1 управляющих импульсов либо на выходе коммутатора 2, обуславливающее изменение кодовой комбинации на входе А элемента 9 сравнения кодов, приводит к появлению сигнала высокого уровня на первом входе элемента ЗИЛИ-НЕ 10 и, следовательно, 35 сигнала низкого уровня, ".е. сигнала отказа, на выходе устройства, который может быть использован для аварийной с;«гнализации, отключения электропривода, снятия тактовой частоты и т,п.

При возникновении любой из указанных неисправностей в процессе отработки шага, обуславливающей неравенство кодовых комбинаций на входах сравнения А и В элемента 9 сравнения кодов (в том числе из-за пропуска шагов), на выходе элемента ЗИЛИ-НЕ 10 после снятия строба, т.е, установки триггера 6 в единичное состояние, также появляется сигнал отказа.

Если после поступления тактового импульса в момент времени Тll, отработки шага в момент времени Т12, сдвига информации в регистре в момент времени TI3 и снятия строба в момент времени Т14 спустя некоторый промежуток в момент времени Т15 происходит замыл<ание всех выходов коммутатора 2, т,е. всех сбмоток шагово«о двигателя 3 на шину питания, либо сбой в формирователе I, также обуславливающий кодовую комбинацию llll на фазах шагового двигателя 3, то на выходе элемента И 11 появляется сигнал высокого уровня (диаграмма 21), подтверждаемый сигналом высокого уровня на выходе элемента 9 сравнения кодов. Элемент ЗИЛИ-HE 10 при этом деблокирован, и на его выходе появляется сигнал отказа шагового привода.

Если замыкание всех выходов коммутатора 2, т.е. всех обмоток шагового двигателя 3 на шину питания, происходит при включении электропривода, то на выходе элемента 9 сравнения кодов постоянно поддерживается сигнал низкого уровня, но аварийное состояние электропривода фиксируется благодаря появлению сигнала высокого уровня на выходе элемента И 11, обуславливающего после снятия строба появление сигнала отказа на выходе устройства.

Аналогичным образом устройство фиксирует отказ электропривода вследствие обрыва шины питания шагового двигателя, обрыва или .закорачивания всех обмоток шагового двигателя либо такой сбойной ситуации в формирователе 1, когда при сигнале высокого уровня на шине включения двигателя на выходах формирователя появляется кодовая комбинация 0000. Пусть, например, после включения устройства и шагового электропривода в момент времени

TI6 и последующей подачи в момент времени Т17 сигнала включения двигателя в исходное состояние все фазы двигателя остались обесточенными, что подтверждается сохранением сигнала высокого уровня на выходе элемента

ИЛИ-НЕ 12. После снятия строба в момент времени TI8 на выходе устройства появляется сигнал отказа.

Таким образом, предлагаемое устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе обладает более широкими по сравнению с прототипом эксплуатационными возможностями, обеспечивая обнаружение неисправностей в электроприводе в режиме движения непосредственно после отработки каждого шага и вплоть до поступления следующего тактового импульса, что особенно важно в режиме отработки единичных шагов, в режиме стоянки шагоФормула изобретения

12 7Ф V ТВ

20!

21

Фиг.2

Составитель В. Алфимов

Техред М.Дкдык Корректор а. Кравцова

Редактор А. Огар

Заказ 5910/56 Тираж 55l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101

9 151184 вого двигателя с включенными обмотками, а также фиксируя нештатное обесточивание обмоток шагового двигателя вследствие их обрыва, закорачивания, исчезновения силового питания двигателя либо сбоя в формирователе управляющих импульсов.

Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе, снабженном

1 шинами тактовых импульсов, реверса, включения двигателя и коммутатором 15 фаз, содержащее блок синхронизации, кольцевой реверсивный сдвиговый регистр и элемент сравнения кодов, входы сравнения которого соединены с разрядными входами записи и выходами 20 кольцевого реверсивного сдвигового регистра, вход реверса, разрядные входы записи и вход сдвига которого соединены соответственно с шиной реверса, выходами коммутатора фаз и первым выходом блока синхронизации, входы которого подключены к шинам тактовых импульсов и включения двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем регистрации большего числа видов отказов, в него введены одновибратор, элемент И, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ЗИЛИ-НЕ со стро" бированием, триггер и элемент ИЛИ, входы которого подключены к шине тактовых импульсов и шине включения двигателя, соединенной с входом одновибраторв, выход которого подключен к входу разрешения записи кольцевого реверсивного сдвигового регистра, выход элемента ИЛИ соединен с одним иэ установочных входов триггера, другой установочный вход которого связан с вторым выходом блока синхронизации, выход триггера соединен с входом стробирования элемента ЗИЛИ-НЕ, входы ко-. торого связаны с выходом элемента сравнения кодов и выходами элемента

И и элемента ИЛИ-НЕ, входы которых соединены с выходами коммутатора фаз.