CS237045B1

CS237045B1 - Connection of the stepper motor optimization circuit

Info

Publication number: CS237045B1
Application number: CS97984A
Authority: CS
Inventors: Jiri Stefl
Original assignee: Jiri Stefl
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1985-06-13

Abstract

Cílem vynálezu je vytvořit jednoduché zapojení, jež je možné realizovat z typizovaných logických a monostabilních integrovaných obvodů a u něhož je nastavení optimálních podmínek pro práci krokového elektromotoru i v režimu s reverzací jeho chodu snadné. Uvedeného cíle se dosáhne zapojením se dvěma monostabilními klopnými obvody, se dvěma hradly typu EXCLUSIVE-OR, se součtově součinovým hradlem a invertorem pro chod krokového elektromotoru vpřed. Přidáním dalšího hradla typu EXCLUSIVE-OR se funkce zapojení rozšíří i o chod vzad. Vynálezu lze použít v automatizaci, v souřadnicových zapisovačích, v pohonech tiskáren výpočteních zařízení, v pohonu vystavovacích mechanismů magnetických hlav diskových pamětí a podobně.The aim of the invention is to create a simple circuit that can be implemented from standard logic and monostable integrated circuits and in which it is easy to set the optimal conditions for the operation of a stepper motor even in the mode with its reversal of operation. The stated goal is achieved by connecting with two monostable flip-flops, with two EXCLUSIVE-OR type gates, with a sum-product gate and an inverter for the forward operation of the stepper motor. By adding another EXCLUSIVE-OR type gate, the function of the circuit is extended to include reverse operation. The invention can be used in automation, in coordinate recorders, in drives of printers of computing devices, in drives of display mechanisms of magnetic heads of disk memories and the like.

Description

Cílem vynálezu je vytvořit jednoduché zapojení, jež je možné realizovat z typizovaných logických a monostabilních integrovaných obvodů a u něhož je nastavení optimálních podmínek pro práci krokového elektromotoru i v režimu s reverzací jeho chodu snadné. Uvedeného cíle se dosáhne zapojením se dvěma monostabilními klopnými obvody, se dvěma hradly typu EXCLUSIVE-OR, se součtově součinovým hradlem a invertorem pro chod krokového elektromotoru vpřed. Přidáním dalšího hradla typu EXCLUSIVE-OR se funkce zapojení rozšíří i o chod vzad. Vynálezu lze použít v automatizaci, v souřadnicových zapisovačích, v pohonech tiskáren výpočteních zařízení, v pohonu vystavovacích mechanismů magnetických hlav diskových pamětí a podobně.It is an object of the invention to provide a simple circuit that can be realized from standardized logic and monostable integrated circuits, and in which optimum conditions for the operation of the stepper motor even in the reversing mode are easy to set. This is achieved by connecting with two monostable flip-flops, with two EXCLUSIVE-OR gates, with a combined product gate and an inverter for running the stepper motor forward. By adding another EXCLUSIVE-OR gate, the engagement function is extended to reverse. The invention can be used in automation, coordinate recorders, printer drives for computing devices, drive mechanisms for magnetic heads of disk memories, and the like.

Vynález se týká zapojení optimalizačního obvodu krokového elektromotoru.The invention relates to a circuit of a stepper motor optimization circuit.

U krokových elektromotorů dochází vlivem setrvačnosti hmot ke kmitání rotoru, které může při některých krokovacích frekvencích vést i ke ztrátě kroků. Potlačování tohoto jevu se provádí bud mechanickým tlumením, jehož nevýhodou je, že snižuje užitečný moment krokového elektromotoru, anebo elektricky vytvářením brzdicího impulsu. Dosud známá zapojení optimalizačních obvodů krokových elektromotorů pro elektrické tlumení jsou značně složitá, vzájemně vázaná s obvody pro čítání fází a jejich dekódování. Dále obsahují několik monostabilních obvodů, které je nutno samostatně nastavovat pro dosažení optimálního chodu krokového elektromotoru při reverzaci chodu. Mimo to nelze k jejich realizaci použít integrovaných obvodů střední integrace.In the case of stepper motors, due to mass inertia, the rotor vibrates, which can lead to loss of steps at some stepping frequencies. This phenomenon is suppressed either by mechanical damping, the disadvantage of which is that it reduces the useful torque of the stepper motor, or electrically by generating a braking pulse. The hitherto known circuitry of the stepper motors for electrical damping is very complex, interconnected with the phase reading and decoding circuits. They also contain several monostable circuits that need to be set separately to achieve optimum operation of the stepper motor when reversing the run. In addition, medium-sized integrated circuits cannot be used to implement them.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení optimalizačního obvodu krokového elektromotoru podle vynálezu, jehož podstatou je, že vstup prvního náběžnou hranou řízeného monostabilního klopného obvodu tvoří současně vstup krokových impulsů zapojení, kdežto jeho inversní výstup je připojen na vstup druhého náběžnou hranou řízeného monostabilního klopného obvodu, přímý výstup druhého náběžnou hranou řízeného monostabilního klopného obvodu je připojen na první vstup prvního hradla typu EXCLUSIVE-OR a na třetí vstup součtově-součinového hradla, kdežto jeho inversní výstup je připojen na první vstup součtově součinového hradla, první vstup druhého hradla typu EXCLUSIVE-OR je připojen na druhý vstup prvního hradla typu EXCLUSIVE-OR a tvoří současně první fázový vstup zapojení, druhý vstup druhého hradla typu EXCLUSIVE-OR je připojen na druhý vstup součtově součinového hradla a tvoří současně druhý fázový vstup zapojení, výstup prvního hradla typu EXCLUSIVE-OR tvoří současně první fázový výstup zapojení, výstup druhého hradla typu EXCLUSIVE-OR je připojen na čtvrtý vstup součtově součinového hradla, jehož výstup je připojen na vstup invertoru, výstup invertoru tvoří současně druhý fázový výstup zapojení. Mezi výstup druhého hradla typu EXCLUSIVE-OR a. čtvrtý vstup součtově součinového hradla je vloženo třetí hradlo typu EXCLUSIVE-OR, kde jeho první vstup je připojen na výstup druhého hradla typu EXCLUSIVE-OR, jeho výstup je připojen na čtvrtý vstup součtově součinového hradla, kdežto jeho druhý vstup tvoří současně řídicí vstup zapojení.These disadvantages are eliminated by the stepping motor of the stepper motor according to the invention, which is based on the fact that the input of the first leading edge of the controlled monostable flip-flop forms at the same time the stepping pulses of the circuit. the leading edge of the controlled monostable flip-flop is connected to the first input of the first EXCLUSIVE-OR gate and to the third sum-gate input, while its inverse output is connected to the first input of the summation gate, the first input of the second EXCLUSIVE-OR gate is connected to the second input of the first EXCLUSIVE-OR type gate and forms the first phase input of the wiring; input circuit, the output of the first gate Exclusive-OR simultaneously form the first phase output circuit, the output of the second gate Exclusive-OR is connected to the fourth input additively AND gate whose output is connected to the input inverter, the inverter output simultaneously forms the second phase output wiring. A fourth EXCLUSIVE-OR gate is inserted between the output of the second EXCLUSIVE-OR gate and the fourth sum-gate gate input, where its first input is connected to the second EXCLUSIVE-OR gate output, its output is connected to the fourth sum gate gate input, whereas its second input is also the control input of the wiring.

Výhodou zapojení optimalizačního obvodu krokového elektromotoru podle vynálezu je jeho jednoduchost, možnost jeho realizace z typizovaných logických a monostabilních integrovaných obvodů, snadné nastavení optimálních podmínek pro práci krokového elektromotoru i v režimu s reverzaci jeho chodu.The advantage of connecting the stepper motor optimization circuit according to the invention is its simplicity, possibility of its realization from standardized logic and monostable integrated circuits, easy setting of optimal conditions for operation of stepper motor even in the mode with reversing its operation.

Příklad zapojení optimalizačního obvodu krokového elektromotoru podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, na nichž obr. 1 představuje zapojení optimalizačního obvodu pro chod vpřed, obr. 2 zapojení optimalizačního obvodu pro chod vpřed i vzad, obr. 3 časový diagram funkce při chodu vpřed a obr. 4 časový diagram funkce při chodu ^vzad·An example of a stepper motor optimization circuit according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 represents a circuit for forward and reverse, Fig. 2 a circuit for forward and reverse, Fig. 4 time diagram of the ^reverse function ·

Vstup 11 prvního náběžnou hranou řízeného monostabilního klopného obvodu 1 (obr. lj pro krokové impulsy IKI tvoří současně vstup 91 krokových impulsů zapojení, kdežto jeho inversní výstup 012 je připojen na vstup 21 druhého náběžnou hranou řízeného monostabilního klopného obvodu 2. Přímý výstup 021 druhého náběžnou hranou řízeného monostabilního klopného obvodu 2 je připojen na první vstup prvního hradla 4 typu EXCLUSIVE-OR a na třetí vstup součtově součinového hradla 5, kdežto jeho inversní výstup 022 je připojen na první vstup součtově součinového hradla 5. První vstup druhého hradla 3 typu EXCLUSIVE-OR je připojen na druhý vstup prvního hradla 4 typu EXCLUSIVE-OR a tvoří současně první fázový vstup 92 zapojení pro signál IFA. Druhý vstup druhého hradla 3 typu EXCLUSIVE-OR je připojen na druhý vstup součtově součinového hradla 5 a tvoří současně druhý fázový vstup 93 zapojení pro signál IFB. Výstup prvního hradla 4 typu EXCLUSIVE-OR tvoří současně první fázový výstup 091 zapojení pro signál OFA pro připojení na neznázorněný výkonový člen krokového elektromotoru. Výstup druhého hradla 3 typu EXCLUSIVE-OR je připojen na čtvrtý vstup součtově součinového hradla 5, jehož výstup je připojen na vstup invertoru 6. Výstup invertoru 6 tvoří současně druhý fázový výstup 092 zapojení pro signál OFB pro připojení na výkonový člen krokového elektromotoru.The input 11 of the first rising edge of the controlled monostable flip-flop circuit 1 (FIG. 11j for step pulses IKI simultaneously forms the step 91 input pulses of the circuit, while its inverse output 012 is connected to the input 21 of the second rising edge of the controlled monostable flip-flop. the edge controlled monostable flip-flop 2 is connected to the first input of the first EXCLUSIVE-OR gate 4 and to the third input of the summation gate 5, while its inverse output 022 is connected to the first input of the summation gate 5. The OR is connected to the second input of the first EXCLUSIVE-OR gate 4 and simultaneously constitutes the first phase input of the IFA signal 92. The second input of the second EXCLUSIVE-OR gate 3 is connected to the second input of the summation gate 5 and simultaneously constitutes the second phase input 93 wiring for IFB signal The output of the first gate 4 of the EXCLUSIVE-OR type also constitutes the first phase output 091 of the circuit for the OFA signal for connection to a stepper motor power member (not shown). The output of the second EXCLUSIVE-OR gate 3 is connected to the fourth input of the summation gate 5, the output of which is connected to the input of the inverter 6. The output of the inverter 6 simultaneously forms the second phase output 092 for the OFB signal for connection to the stepper motor.

Zapojení podle obr. 2 se liší od popsaného zapojení pouze v tom, že mezi výstup druhého hradla 3 typu EXCLUSIVE-OR a čtvrtý vstup součtově součinového hradla 5 je vloženo třetí hradlo 7 typu EXCLUSIVE-OR, kde jeho první vstup je připojen na výstup druhého hradla 3 typu EXCLUSIVE-OR, jeho výstup je připojen na čtvrtý vstup součtově součinového hradla 5, kdežto jeho druhý vstup tvoří současně řídicí vstup 94 zapojení pro signál SM.The connection according to FIG. 2 differs from the described connection only in that a third EXCLUSIVE-OR gate 7 is inserted between the output of the second EXCLUSIVE-OR gate 3 and the fourth input of the summation gate 5, its first input being connected to the output of the second the EXCLUSIVE-OR gate 3, its output is connected to the fourth input of the summation gate 5, while its second input is also the wiring control input 94 for the SM signal.

Každou náběžnou hranou krokových impulsů IKI (obr. 1], jež jsou společné pro neznázorněný čítač fází a pro optimalizační obvod, je spuštěn první monostabilní klopný obvod 1, který svou dobou kyvu t_z (obr. 3) určuje zpoždění brzdicího impulsu krokového elektromotoru od náběžné hrany krokového impulsu IKI. Závěrnou hranou impulsu na výstupu 012 prvního monostabilního klopné5 ho obvodu 1 je spuštěn druhý monostabilní klopný obvod 2, jehož doba kyvu t_B určuje šířku brzdicího impulsu. Impulsy na výstupech 021 a 022 druhého monostabilního klopného obvodu 2 ovládají kombinační logickou síť, tvořenou prvním hradlem 4 typu EXCLUSIVE-OR, druhým hradlem 3 typu EXCLUSIVE-OR, součtově součinovým hradlem 5 a invertorem 6. Tato kombinační logická síť modifikuje signály IFA a IFB stavu čítače fází, přivedené na vstupy 92 a 93 zapojení tak, aby na obou výstupech 091 a 092 byl po dobu brzdicího impulsu stav, odpovídající stavu předcházejícímu před příchodem krokového impulsu IKI. Funkce zapojení je dále zřejmá z časového diagramu na obr. 3.Each leading edge of the IKI step pulses (Fig. 1), common to the phase counter (not shown) and to the optimization circuit, is triggered by a first monostable flip-flop 1 which, by its swinging time t _z (Fig. 3), determines The closing edge of the pulse at output 012 of the first monostable flip-flop 5 is triggered by the second monostable flip-flop 2, whose swing time t _B determines the braking pulse width. a network consisting of a first EXCLUSIVE-OR gate 4, a second EXCLUSIVE-OR gate 3, a combined product gate 5 and an inverter 6. This combinational logic network modifies the phase counter IFA and IFB signals applied to the wiring inputs 92 and 93 to at both outputs 091 and 092, the state, corresponding to, was for the duration of the braking pulse The function of the circuit is further evident from the timing diagram in Fig. 3.

Zapojení podle obr. 2 dovoluje reverzaci chodu krokového elektromotoru. Jeho činnost pak je modifikována signálem SM na vstupu 94 tak, aby odpovídala smyslu čítání neznázorněného obousměrného čítače fází. Chodu vpřed odpovídá v tomto případě signál SM o úrovni logické jedničky, kdežto chodu vzad signál SM o úrovni logické nuly. Jinak je funkce zapojení stejná jako funkce zapojení podle obr. 1 a zřejmá z časového diagramu podle obr. 4.The circuit according to FIG. 2 allows reversing of the operation of the stepper motor. Its operation is then modified by the SM signal at input 94 to match the sense of counting of a bi-directional phase counter (not shown). In this case, the forward logic SM corresponds to the logical one, while the reverse logic SM to the logical zero level corresponds. Otherwise, the wiring function is the same as the wiring function of FIG. 1 and is apparent from the timing diagram of FIG. 4.

Zapojení podle vynálezu lze použít v automatizaci, v souřadnicových zapisovačích, v pohonech tiskáren výpočetních zařízení, v pohonu vystavovacích mechanismů magnetických hlav diskových pamětí a podobně.The circuitry according to the invention can be used in automation, in coordinate recorders, in printer drives of computing devices, in drive mechanisms of magnetic heads of disk memories and the like.

Claims

Subject

A circuit of a stepper motor optimization circuit with monostable flip-flops characterized in that the input (11) of the first leading edge of the controlled monostable flip-flop (1j) simultaneously forms the input (91) of the step pulse circuit, while its inverse output (012) is connected to the input ( 21) a second leading edge of the controlled monostable flip-flop (2), the direct output (021) of the second leading edge of the controlled monostable flip-flop (2) is connected to the first input of the first EXCLUSIVE-OR gate (4) and to the third input 5), whereas its inverse output (022) is connected to the first input of the summation gate (5), the first input of the second gate (3) of EXCLUSIVE-OR type is connected to the second input of the first gate (4) of EXCLUSIVE-OR type the first phase input (92) of the circuit, the second input of the second gate (3) of the EXCLUSI type of the invention

VE-OR is connected to the second input of the summation gate (5) and simultaneously forms the second phase input (93) of the wiring, the output of the first gate (4) of EXCLUSIVE-OR type simultaneously forms the first phase output (091) of wiring. ) of the EXCLUSIVE-OR type is connected to the fourth input of the summation gate (5), the output of which is connected to the input of the inverter (6), the output of the inverter (6J being simultaneously the second phase output).

Wiring according to claim 1, characterized in that a third EXCLUSIVE-OR gate (7) is connected between the output of the second EXCLUSIVE-OR gate (3) and the fourth combined gate (5) input, the first input of which is connected to the output the second gate (3) of the EXCLUSIVE-OR type, its output is connected to the fourth input of the summation gate (5), while its second input is also the control input (94J).

3 sheets of drawings