Позиционный дискретный электропривод Советский патент 1987 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к робототехнике и к станкостроению и может быть .использовано на сборочных линиях, линиях непрерывной штамповки, а так же в качестве приводов роботов -мани пуляторов.

Целью изобретения является повы- гаение точности электропривода.

На фиг. 1 представлена функцио- , нальная схема привода; на фиг.2 - функциональная схема блока выбора режима; на фиг. 3 функциональная схема формирователя импульсов.

Устройство содержит задатчик 1, первый реверсивный счетчик 2, блок 3 выбора режима, блок 4 управления, шаговый двигатель 5, датчик 6 положения, блок 7 памяти, генератор 8 импульсов, счетчик 9 импульсов, второй реверсивный счетчик 10, формирователь 11 импульсов, дешифратор 12, распределитель 13 импульсов, коммутатор 14, Т-триггер 15, элемент 16 сравнения, одновибратор 17, элементы И 18-21, элементы ИЛИ 22, 23, элемент И 24, элемент ИЛИ 25, RS-триг- . гер 26, элемент И 27, элемент ИЛИ 28, одновибратор 29, элементы И 30, 31, одновибратор 32, элементы ИЛИ 33, 34, ES-триггер 35, логико-арифметический элемент 36, элемент И 37, элемент 38 передачи данных, программируемый постоянный запоминающий элемент 39, элемент И 40, одновибратор 41, элемент ИЛИ 42, шифратор 43, регистр 44, одновибратор 45, селекторы 46, 47, элемент И 48.

Блок.4 управления (фиг. 1) содержит последовательно соединенные

10

15

элемент И 40, одновибратор 41, элемент И 42.

Входы блока 3 выбора режима подключены следующим образом: первый вход соединен с первым входом элемента 16 сравнения, второй - с первыми входами элементов И 18 и 21, третий - с первыми входами элементов И 19 и 20, четвертый - с установочными входами Т-триггера 15, пятый - с входом элемента ИЛИ 34 и с вторым входом логико-арифметического элемента 36, щестой - с вторым входом элемента 16 сравнения, седьмой - с входом элемента ИЛИ 33 и с первым входом логико-арифметического элемента 36.

Выходы блока 3 вы бора режима подключены следую1чим образом: первый вьпсод соединен с информационным вы- х.одом программируемого постоянного запоминающего элемента 39, второй - с выходом элемента ИЛИ 33, с вторыми инверсными входами элементов И 31 и ИЛИ 28, с вторым инверсным входом Сброс и вторым входом Установка RS-триггера 35, с третьим адресньм входом программируемого постоянного запоминающего элемента (ППЗУ) 39 и с входом одновибратора 41, третий - с выходом RS-триггера 26, с инверсным входом одновибратора 17, с первым и с третьим входами элементов И 27 и 30 соответственно и с первым 35 входом Установка RS-триггера 35, четвертый - с выходом элемента ЩШ 42, пятый - с выходом элемента ИЛИ 28, шестой - с инверсньм выходом элемента И 40, седьмой - с инверсным

20

25

30

дешифратор 12, распределитель 13 им- выходом одновибратора 29, восьмой - пульсов и коммутатор 14. В качестве с инверсным выходом элемента ИЛИ 23, распределителя 13 импульсов может первыми инверсными входами элемен- быть применен любой кольцевой ком- тов И 40 и 31, с инверсным входом бинированный регистр сдвига. Коммута- Установка RS-триггера 26, с йн- тор 14 конструктивно предназначен для 45 версным входом одновибратора 32, с

коммутации фаз шагового двигателя 5.

Блок 3 выбора режима (фиг. 2) содержит Т-триггер 15, элемент 16 сравнения, одновибратор 17, элементы И 18-21, элементы ИЛИ 22, 23, элемент И 24, элемент ИЛИ 25, RS-триггер 26, элемент И 27, элемент ИЛИ 28, одновибратор 29, элементы И 30, 31,

вторыми входами элементов И 24 и 27 и с первым входом элемента И 30 девятый - с инверсным выходом элемента ИЛИ 22. ..

50 Прямой выход Т-триггера 15 соединен с вторыми входами элементов И 19 и 21 и с четвертым адресным входом программируемого постоянного запоминающего элемента 39. Инверсный выход

одновибратор 32, элементы ИЛИ 33, 34, 55 Т-триггера 15 соединен с вторьгми вхо- RS-триггер 35, логико-арифметический дами элементов И 18 и 20. Вход синхронизации Т-триггера 15 соединен с выходом элемента И 31. Выходы элемен тов И 18 и 19 соединены, соответст-

элемент 36, элемент И 37, элемент 38 передачи данных, программируемый постоянный запоминающий элемент 39,

5

элемент И 40, одновибратор 41, элемент И 42.

Входы блока 3 выбора режима подключены следующим образом: первый вход соединен с первым входом элемента 16 сравнения, второй - с первыми входами элементов И 18 и 21, третий - с первыми входами элементов И 19 и 20, четвертый - с установочными входами Т-триггера 15, пятый - с входом элемента ИЛИ 34 и с вторым входом логико-арифметического элемента 36, щестой - с вторым входом элемента 16 сравнения, седьмой - с входом элемента ИЛИ 33 и с первым входом логико-арифметического элемента 36.

Выходы блока 3 вы бора режима подключены следую1чим образом: первый вьпсод соединен с информационным вы- х.одом программируемого постоянного запоминающего элемента 39, второй - с выходом элемента ИЛИ 33, с вторыми инверсными входами элементов И 31 и ИЛИ 28, с вторым инверсным входом Сброс и вторым входом Установка RS-триггера 35, с третьим адресньм входом программируемого постоянного запоминающего элемента (ППЗУ) 39 и с входом одновибратора 41, третий - с выходом RS-триггера 26, с инверсным входом одновибратора 17, с первым и с третьим входами элементов И 27 и 30 соответственно и с первым 5 входом Установка RS-триггера 35, четвертый - с выходом элемента ЩШ 42, пятый - с выходом элемента ИЛИ 28, шестой - с инверсньм выходом элемента И 40, седьмой - с инверсным

0

5

0

0 выходом одновибратора 29, восьмой - с инверсным выходом элемента ИЛИ 23, первыми инверсными входами элемен- тов И 40 и 31, с инверсным входом Установка RS-триггера 26, с йн- 45 версным входом одновибратора 32, с

вторыми входами элементов И 24 и 27 и с первым входом элемента И 30 девятый - с инверсным выходом элемента ИЛИ 22. ..

50 Прямой выход Т-триггера 15 соединен с вторыми входами элементов И 19 и 21 и с четвертым адресным входом программируемого постоянного запоминающего элемента 39. Инверсный выход

55 Т-триггера 15 соединен с вторьгми вхо- дами элементов И 18 и 20. Вход синхронизации Т-триггера 15 соединен с выходом элемента И 31. Выходы элемен тов И 18 и 19 соединены, соответст-

венно, с первым и вторым входами элемента ИЛИ 22. Выходы элементов И 20 и 21 соединены, соответственно, с первым и вторым входами элемента ИЛИ 23. Первый выход элемента 16 сравнения соединен с вторым входом элемента И 40, второй - с первым входом элемента И 24, третий - с входом одно- вибратора 29. Выход элемента И 24 соединен с первым входом элемента ИЛИ 25, второй вход которого соединен с выходом элемента И 30. Выход элемента ИЛИ 25 соединен с установочным входом Сброс RS-триггера 35, с третьим входом элемента И 40 и с управляющим входом элемента 38 передачи данных. Прямой выход RS- триггера 35 соединен с вторым входом элемента И 30 и с первым адресным входом Ш13У 39. Выход элемента И 27 соединен с первым входом элемента ИЛИ 28. Выход элемента ИЛИ 34 соединен с .первым инверсным входом Сброс RS-триггера 35. Первый, второй и третий выходы сравнения и распространения переноса со старшего разряда логико-арифметического элемента 36 соединены соответственно с первым инверсным, вторым и третьим инверсным входами элемента И 37. Выход элемента И 37 соединен с третьим входом Установка RS-триггера 35. Четвертый информационный выход логико-арифметического элемента 36 соединен с информационным входом элемента 38 передачи данных, выход которого соединен с вторым адресньп-: входом программируемого постоянного запоминающего элемента 39. Не показанные на фиг. 2 входы управления логико-арифметического элемента 36 установлены в состояния, соответствующие выполнению логико-арифметическим элементом 36 операции вычитания. Инверсный выход одновибратора 32 соединен с управляющим входом ППЗУ 39. Выходы одновибраторов 7 и 41 соединены соответственно с первым -и вторым вхо-г дами элемента ИЛИ 42.

10

15

ра 47 соединен с вто мента И 48, а прямой ходом формирователя Выход элемента И 48 дом одновибратора 45 одновибратора 45 сое юсдам входом регистра рователя 11 импульсо дом шифратора 43 и и входами селекторов 4 младший разряд выход соединен с младшим р ющих входов селектор далее в порядке возр рядов на выходе реги вой информационный в соединен с вторым ин дом селектора 47, пе онньй вход селектора третьим информационн тора 47 и так да:тее. ционный вход селекто 2 -1 информационным тора 47, 2-2 информ селектора 46 соедине формационным входом информационный 46 соединен с первым входом селектора 47, ность датчика 6 поло ло выходных шин выхо 12 и входных шин вхо ля 11 импульсов. Одн вой информационный в соединен с первой ши рователя 11 импульсо мационный вход селек рой шиной, второй ин вход селектора 46 -

20

25

30

35

40

И так далее, 2

вход селектора

шиной, информац

45

Формирователь 11 импульсов (фиг.З) 50 0 и так далее, при содержит последовательно соединенные во :- -0- 2 - шифратор 43 и регистр 44. Выход последнего соединен с управляюш 1ми входами селекторов 46 и 47. Инверсный выход селектора 46 соединен с пер- 55 вым входом элемента И 48, а прямой - с первым выходом формирователя 11 импульсов. Инверсный выход селекто-

-2 ин 46 со

лектора 46 - с нулев формирователя 11 имп

При движении элек вправо изменение код версивного формирова сов происходит в сле нии: - О -и-1 2 .

во:-U- Z--- - 2 -2- и так далее, где цифр номера возбужденных ш рователя 11 импульсов

Привод работает сл

эом.

Сигнал о величине перемещения в паралле

а

10

15

52474 .

ра 47 соединен с вторым вxoдo элемента И 48, а прямой - с вторым вы- ходом формирователя 11 импульсов. Выход элемента И 48 соединен с входом одновибратора 45. Инверсный выход одновибратора 45 соединен с управля- юсдам входом регистра 44, Вход формирователя 11 импульсов соединен с входом шифратора 43 и информационными входами селекторов 46 и 47, причем младший разряд выхода регистра 44 соединен с младшим разрядом управляющих входов селекторов 46 и 47 и так далее в порядке возрастания веса разрядов на выходе регистра 44, а нулевой информационный вход селектора 46 соединен с вторым информационным входом селектора 47, первый информаци- онньй вход селектора 4h соединен с третьим информационным входом селектора 47 и так да:тее. . -3 информационный вход селектора 46 соединен с 2 -1 информационным входом селектора 47, 2-2 информационный вход селектора 46 соединен с нулевым информационным входом селектора 47, информационный вход селектора 46 соединен с первым информационным входом селектора 47, где п - разрядность датчика 6 положения, 2 - число выходных шин выхода дешифратора 12 и входных шин входа формирователя 11 импульсов. Одновременно нулевой информационный вход селектора 46 соединен с первой шиной входа формирователя 11 импульсов, первый информационный вход селектора 46 - с второй шиной, второй информационньш вход селектора 46 - с третьей шиной

20

25

30

35

40

И так далее, 2

вход селектора

шиной, информационный вход

45

) 50 0 и так далее, при во :- -0- 2 - 55

-2 информационный 46 соединен с 2 -1

селектора 46 - с нулевой шиной входа формирователя 11 импульсов.

При движении электродвигателя 5 вправо изменение кода на входе реверсивного формирователя 11 импульсов происходит в следующем 1апряБле- нии: - О -и-1 2 ... 2 -2- 2

движении влево:-U- Z--- - 2 -2-. . . и так далее, где цифрами обозначены номера возбужденных шин входа формирователя 11 импульсов.

Привод работает следующим обра-

0 и так далее, при во :- -0- 2 -

эом.

Сигнал о величине необходимого перемещения в параллельном коде с

второго выхода эадатчика 1 поступает на второй информационный вход первого реверсивного счетчика 2, На выходе реверсивного счетчика 2 устанавливается код D, соответствующий заданной величине перемещения. Одновременно с первого выхода задатчика 1 на четвертый вход блока выбора режима 3 поступает сигнал о направле- НИИ перемещения. Код D с выхода пер- вого реверсивного счетчика 2 поступает на седьмой вход блока 3 выбора режима. При поступлении сигнала рассогласования D О на первый вход. . блока 3 выбора режима последний на первом выходе вырабатывает сигнал управления на разгон исполнительного двигателя 5, поступающий на первый вход распределителя 13 импульсов, Одновременно с выхода датчика 6 положения поступает непрерывный сигнал в виде параллельного кода, соответствующего относительному взаимному положению ротора и статора шагового двигателя 5, на вход дешифратора 12, преобразующего п-разрядный двухзначный код в 2 -значный унитарный код, где 2 - число дискретных единиц кодового датчика 6 положения, пройденное за один цикл коммутаций фазных обмоток шагового двигателя 5. Сигнал с дешифратора 12 поступает на второй вход распределителя 13 импульсов, на выходе которого вырабатывается т-значный (где m - число фаз шагового двигателя 5) код управления шаговым двигателем 5. Вид кода является функцией сигнала датчика положения 6 и соответствует сигналу управления блока 3 выбора режима, т- значный код управления с выхода распределителя 13 импульсов поступает на вход коммутатора 14, который переключает фазы шагового двигателя 5. Последний разгоняется в автосинх- ронном режиме по оптимальному с точки зрения энергопотребления и быстродействия закону. Одновременно с выхода генератора 8 импульсов на информационный вход счетчика 9 импульсов поступают импульсы эталонной частоты f.

Сигналы с выхода счетчика 9 импульсов и выхода блока 7 памяти поступают, соответственно, на первьй и на шестой входы блока 3 выбора режима. При выполнении шаговым двигателем 5 первого элементарного перемещения йх код на выходе блока 7 па-

5

0

5

мяти соответствует максимально возможному, опрашиваемому по нулевому адресу соответствующего состояния второго реверсивного счетчика 10, Появление на первом или втором выходах формирователя 11 импульсов счетного импульса, которое происходит из-за изменения кода на входе последнего, соответствует фактическому перемещению подвижного элемента шагового двигателя 5. на величину . По переднему фронту этого счетного импульса, поступающему соответственно на второй или третий входы блока 3 выбора режима, на третьем выходе блока 3 выбора режима вырабатывается сигнал, поступаюш й на управляющий вход генератора 8 импульсов и запре- прохождение импульсов с выхода генератора 8 импульсов на информационный вход счетчика 9 импульсов. Одновременно, если направление перемещения /iiX совпало с заданным, на восьмом выходе блока 3 выбора режима вырабатывается импульс, поступающий на вычитaю JJ й вход первого реверсивного счетчика 2. Код D на выходе реверсивного счетчика 2 уменьшается на единицу. Если код сигнала на выходе счетчика 9 импульсов меньше кода сигнала на выходе блока 7- памяти, то на шестом выходе блока 3 выбора режима вырабатывается импульс, поступающий на суммирующий вход реверсивного. счетчика 10, что соответствует режиму разгона шагового двигателя 5 на пройденном участке х пути за время, соответствующее коду сигнала на выходе счетчика 9 импульсов. На единицу увеличивается содержимое второго ре- BepcHBHqro счетчика Ш и адрес опроса ячейки блока 7 памяти. Сигналы, поступающие на пятый и седьмой входы блока 3 выбора режима соответственно с выходов первого и второго реверсивных счетчиков 2 и 10, обрабатываются блоком 3 выбора режима. Если , где d - код сигнала на выходе второго реверсивного счетчика 10, то на пятом выходе блока 3 выбора режима вырабатывается сигнал Запись, поступающий на второй управляющий вход блока 7 памяти. По адресу D в блоке 7 памяти записыва- 55 ется сигнал, поступающий с выхода счетчика 9 импульсов. Одновременно блок 3 выбора режима обрабатьшает сигнал, поступающий на его первый и шестой входы соответственно с выхо0

5

0

45

50

дов счетчика 9 импульсов и блока 7 памяти. При равенстве этих сигналов на четвертом выходе блока 3 выбора режима вырабатывается импульс сброса счетчика 9 импульсов в ноль и на третьем выходе снимается сигнал запрета прохождения импульсов с выхода генератора 8 импульсов на информаци- онньш вход счетчика импульсов 9. Таксе состояние блока 3 выбора режима продолжается до появления следующего счетного импульса на первом или втором выходах формирователя 1 импульсов .

Описанный режим работы продолжается до достижения шаговым двигателем 5 максимальной установившейся скрости движения. При этом код сигнала D на выходе первого реверсивного счетчика 2 монотонно убывает, а сигнала d на выходе второго реверсивного счетчика 10 - возрастает. В блоке 7 памяти записывается время перемещения шагового двигателя 5 на каждом элементарном приращении лх пути на участке разгона по адресам, соответствующим коду числа d. Если в момент появления очередного счетного импульса коды на выходе счетчика 9 импульсов и блок 7 памяти равны, то на девятом выходе блока 3 выбора режима работы не вырабатывается импульс, поступающий на суммируюгщй вход реверсивного счетчика 10, так как разгон шагового двигателя 5 закончен и код d на выходе второго реверсивного счетчика 10 соответствует участку рагона.

Для точного определения момента начала торможения отслеживание изменения скорости движения необходимо проводить на всем участке пути до вхождения в зону торможения, так как на участке равномерного движения могут возникнуть различного вида воз- мугцающие факторы, как механические (стружка, пьшь, и т.д.), так и другого типа (колебания питающего фазы шагового двигателя 5 напряжения и т.д.), которые повлекут изменения установившегося значения скорости перемещения.

Если при отработке очередного (х перемещения код на выходе счетчика 9 импульсов станет больше кода на выходе блока 7 памяти до появления на выходах формирователя 11 импульсов счетного импульса, блок 3 выбо

5

0

5

ра режима на седьмом выходе вьсрабаты- вает импульс, поступагопщй на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 10, Код d на выходе второго реверсивного счетчика 10 у)еньшается на единицу и, соответственно, изменяется адрес опроса ячейки памяти блока 7 памяти. В этот момент код на выходе счетчика 9 импульсов становится меньше кода на выходе блока 7 памяти.

Если до появления счетного импульса код на выходе счетчика 9 импульса снова станет больше кода на выходе блока 7 памяти, то содержнмЬе второго реверсивного счетчика 10 уменьшится еще на единицу и код на выходе счетчика 9 импульсов станет меньше кода на выходе блока 7 памяти. Так будет продолжаться до появления на выходах формирователя 11 импульсов счетного-импульса, с приходом которого будут выполнены действия, аналогичные выполняем мм на участке разгона. Таким образом осуществляется коррекция времени отработки единичных перемещений лх и величины последующего участка торможения на всем пути движения до момента вхождения в зону торможения.

В момент, когда D d, блок 3 выбора -режима переходит в режим управления, соответствующий участкз торможения. На первом выходе блока 3 выбора

5 режима вырабатывается сигнал управления, поступающи.й на первьш вход расцределителя 13 импульсов, изменя-. ющего порядок следования импульсов управления на его выходе на противоположный участкам разгона и разномерного движения, осуществляя наиболее эффективный реким торможения противовключением фазных обмоток шагового двигателя 5. Одновременно на

5 четвертом выходе блока 3 выбора режима вырабатывается импульс сброса счетчика 9 импульсов в ноль и на третьем, выходе снимается сигнал запрета прохождения импульсов с выхода гене0 ратора 8 импульсов на информационный вход счетчика 9 импульсов. Если до прихода счетного импульса код на выходе счетчика 9 импульсов станет равным коду на выходе блока 7 памя-

5ти,-то блок 3 выбора режима вырабатывает импульс на его седьмом выходе, поступающий на вычитaюEpiй вход реверсивного счетчика 10, уменьшая код на его выходе на единицу.

0

0

91352474

По сигналу рассогласования (D-d) а первом выходе блока 3 выбора реима вырабатывается сигнал управле- ИН, изменяющий вид сигнала на выхое распределителя 13 импульсов. С риходом счетного импульса .на вычиающий вход первого реверсивного счетчика 2 с восьмого выхода блока 3 выбора режима на его четвертом вькоде вырабатывается импульс сброса счетчика 9 импульсов, а на первом выходе вьфабатывается сигнал управле10

вр ме ро тр пр ус со ад ст

ад

не ни но Пр пр ус со вп во ты п ад вы эл г м 35 и п

ния, изменяющий вид коммутации фаз шагового двигателя 5 в соответствии с кодом рассогласования (D-d). При D d вид коммутации фаз шагового двигателя 5 изменяется в сторону уменьшения действующей силы.фаз шагового двигателя 5, а при - в сторону увеличения. При на первом выходе блока 3 выбора режима вырабатывается сигнал управлений, устанавливающий вид коммутации, соответствзтощий фиксации подвижного элемента шагового двигателя 5, а на девятом выходе блока 3 выбора режима вырабатывается сигнал о завершении заданного перемещения .

Блок 3 выбора режима работает следующим образом.

В начальный момент времени подвижный элемент электропривода находится в исходном положении. Код D на выходе первого реверсивного счетчика 2 равен нулю и на выходе элемента ИЛИ 33 присутствует сигнал О, поступающий на инверсный вход элемента ИЛИ 28, на выходе которого устанавливается сигнал Запись. Происходит непрерывная перезапись содержимого счетчика 9 импульсов в блок 7 памяти, поэтому на втором выходе элемент 16 сравнения устанавливается сигнал 1, который через элемент И 24, на втором входе которого также присутствует сигнал 1 с выхода элемента ИЛИ 23, поступает на первый вход элемента ИЛИ 25 и передается на установочный вход Сброс RS-триггера 26, устанавливая его в нулевое состояние. Отсутствует сигнал Запрет, и счетчик 9 импульсов накапливает сигналы, поступающие с выхода генератор 8 импульсов. Когда на выходах каждого разряда со счетчика 9 импульсов установятся сигналы 1, он становится на самоблокировку, а в блоке 7 памяти записывается код, соответствующий максимально возможному. Одно

0

10

временно сигнал О на выходе элемента ИЛИ 33 ; устанавливает „ по второму инверсному входу Сброс КЗ- триггер 35 в нулевое состояние, запрещает по второму входу Установка установку RS-триггера 35 в единичное состояние и формирует по третьему адресному входу программируемого постоянного запоминающего элемента 39

адрес, по которому на выходе послед

него устанавливается сигнал управления, соответствующий фиксации подвижного элемента шагового двигателя 5. При поступлении на четвертый вход блока 3 выбора режима сигнала о направлении перемещения, Т-триггер 15 устанавливается в соответствующее состояние (единичное - для движения вправо, нулевое - для движения влево) 5 причем сигнал с прямого выхода Т-триггера 15, поступающий на четвертый адресный вход программируемого постоянного запоминающего элемента 39, используется для формирования адреса, по которому на его выходе будет установлен сигнал управления, вызываюрщй перемещение подвижного элемента шагового двигателя 5 в заданную сторону,.Одновременно Т-триггер 15 управляет работой Элементов И 18-21 и ИЛИ 22 и 23. При единичном состоянии Т-триггера 15 с приходом счетного импульса Вправо по второму входу блока 3 выбора режима на инверсном выходе элемента ИЛИ 23 вырабатывается импульс, сигнализирзпо- щий о совпадении перемещения с заданным, с приходом счетного импульса Влево по третьему входу блока 3 выбора режима на инверсном выходе элемента ИЛИ 22 вьфабатывается импульс, сигнализируюш 1й о несовпадении заданного с фактическим перемещением. При нулевом состоянии Т-триггера 15 с приходом счетного импульса Бле

во по третьему входу блока 3 выбора режима на инверсном выходе элемента ИЛИ 23 вырабатывается импульс, сигнализирующий о совпадении перемещения с заданным. С приходом счетного импульса Вправо по второму входу блока 3 выбора режима на инверсном выходе элемента ИЛИ 22 вырабатывается импульс, сигнализирумш 1й о несовпа- .

дении заданного с фактическим перемещением.

При на выходе элемента ИЛИ 33 устанавливается сигнал 1, по переднему фронту которого на выходе одно-

вибратора 41 вырабатывается импульс, поступающий на второй вход элемента ИЛИ 42 и формирующий на выходе последнего сигнал Сброс, по которому счетчик 9 импульсов сбрасывается в ноль. На первом выходе элемента 16 сравнения устанавливается сигнал 1 так как. код сигнала на выходе счетчика 9 импульсов меньше кода сигнала на выходе блока 7 памяти. Одновременно по первому, третьему и четвертому адресным входам программируемого постоянного запоминающего элемента 39 в соответствии с состояниями выходов RS-триггера 35, элемента ИЛИ 33 и Т-триггера 15 соответственно формируется адрес, по которому на его выходе устанавливается сигнал управления на разгон шагового двигателя 5 в заданном направлении. По переднему фронту .счетного импульса, поступаю- Dtero на третий или второй (в зависимости от направления перемещения) входы блока 3 выбора режима, на инверсном выходе элемента ИЛИ 23 вырабатывается импульс, по переднему фронту которого RS-триггер 26 устанавливается в единичное состояние,- на третьем выходе блока 3 выбора режима работы устанавливается сигнал Запрет, запрер5ающий прохождение импульсов с выхода генератора импульсов 8 на информационный вход счетчик 9 импульсов, а также запускается од- новибратор 32, запрещающий выборку сигнала управления с выхода программируемого постоянного запоминающего элемента 39. Одновременно этот импульс поступает на инверсньш вход элемента И 40, и на его инверсном выходе формируется сигнал О, поступающий на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 10. По окончании счетного импульса на инверсном выходе элемента ИЛИ 23 устанавливается сигнал 1, по фронту которого содержимое первого реверсивного счетчика 2 уменьшается на единицу, а на выходе элемента И 40 также устанавливается сигнал 1 и содержимое второго реверсивного счетчика 10 увеличивается на единицу. Одновременно сигнал 1 с инверсного выхода элемента. ИЛИ 23 поступает на второй вход элемента И 27, на первом и третьем входах которого уже установлены сигналы 1, и на выходе элемента И 27 вырабатывается сигнал, поступающий на первый вход элемента ИЖ 28.

5

0

5

На выходе элемента ИЛИ 28 устанавливается сигнал Запись, Когда код сигнала на выходе счетчика 9 импульсов станет равным коду сигнала на выходе блока 7 памяти, на втором выходе элемента 16 сравнения устанавливается сигнал 1, поступаюгщот на первый вход элемента И 24, на выходе которого также устанавливается сигнал 1, который через элемент ИЛИ 25 передается на сбрасывающий вход RS-триггера 26, устанавливающий его в нулевое состояние. На выходе RS- триггера 26 устанавливается сигнал О, снимая сигналы Запрет и Запись и запуская одновибратор 17, Одновибратор 17 через элемент ИЛИ 42 вырабатывает сигнал Сброс на четвертом выходе блока 3 выбора режима, В этот момент заканчивается сигнал, запрещающий выборку адреса сигнала управления с выхода программируемого постоянного запоминающего элемента 39, сформированный одновибратором 32. Такое состояние блока 3 выбора режима работы продолжается до появления следующего импульса на третьем или втором входах последнего. Если до прихода счетного импульса код сигнала на выходе счетчика 9 импульсов станет больще кода сигнала на выходе блока 7 памяти, на третьем выходе элемента 16 сравнения устанавливается сигнал 1, по фронту кото5 рого запускается одновибратор 29, Импульсньй сигнал с выхода одновиб- ратора 29 поступает на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 10, уменьшая его содержимое на еди0 ницу. Сигнал 1 на третьем выходе элемента 16 сравнения снимается и устанавливается на первом выходе. Такое функционирование блока 3 выбора режима продолжается до момента нача-

5 ла .участка торможения,

С приходом очередного счетного импульса на третьем выходе блока 3 выбора режима, как было описано ранее, устанавливается сигнал Запрет

0 и запрещается вьщача сигнала управле ния на его первом выходе. После окончания счетного импульса на инверсном выходе элемента ШШ 23 устанавливается сигнал 1. Содержимое первого

5 реверсивного счетчика 2 уменьшается на единицу, а второго реверсивного счетчика, 10 - увеличивается. При Did на первом, втором и третьем выходах логико-арифметического эле0

10

15

20

25

ента 36 устанавливается комбинация сигналов,--формирующая на инверсном выходе элемента И 37 сигнал 1, устанавливающий RS-триггер 35 в единичное состояние. Сигнал 1 с прямого выхода КЗ-триггера 35 поступает на второй вход элемента -И 30, на выходе которого вырабатывается сигнал, по-- ступающий через элемент ИЛИ 25 на сбрасываю11щй вход RS-триггера 26, устанавливающий его в нулевое состояние, снимая тем самым сигнал Запрет, и по описанной ранее цепи в момент установки RS-триггера 26 в нуевое состояние вырабатывается сигнал Сброс на четвертом выходе блока 3 выбора режима. Одновременно с прямого выхода RS-триггера 35 сигнал 1 поступает на первый адресный вход программируемого постоянного запоминающего элемента 39, изменяя адрес его выборки на соответствующий участку тормолсения, С инверсного выхода RS-триггера 35 сигнал О поступает на третий вход элемента И 40 и блокирует прохождение импульсов на суммирующий вход второго реверсивного счетчика. 1 OjKpoMe того,поступая на управляющий вход элемента 38 передачи данных, указанный сигнал разрешает прох-ождение кода сигнала (D-d) с информационного выхода логико-арифме- тического элемента 36 на второй ад- ресньй вход ППЗУ 39, корректируя адрес его выборки на участке торможения. После отработки импульса запрета адреса выборки ППЗУ 39 на выходе последнего устанавливается сигнал управления, переводяищй шаговый двигатель 5 в режим торможения. Если до прихода счетного импульса код сигнала на выходе счетчика 9 импульсов -станет больвш кода сигнала на выходе блока 7 памяти, на третьем выходе элемента сравнения 16 установится сигнал 1,и, как было описано ранее, содержимое второго реверсивного счетчика 10 уменьшится на единицу, изменится код сигнала (D-d) на информационном выходе логико-ариф- 50 метического элемента 36, что вызовет изм-енёние адреса выборки ППЗУ 39 и изменение сигнала управления на первом выходе блока 3 выбора режима в сторону уменьшения действующей силы фаз щагового двигателя 5. Такое функционирование блока 3 выбора режима продолжается до появления очередного счетного импульса, С приходом

35

30

45

55

очередного счетного импульса, как было описано ранее, RS-триггер 26 устанавливается в единичное состояние, на третьем выходе блока 3 выбо-. ра режима вырабатывается сигнал Запрет, запускается одновибратор 32, запрещая вьщачу сигнала управления на первый выход блока 3 выбора режима По окончании счетного импульса содержимое первого реверсивного счетчика 2 уменьшается на единицу, изменяется код сигнала (D-d) на информаци онном выходе логико-арифметического элемента 36, что вызьгоает изменение адреса выборки ППЗУ 39 и изменение сигнала управления на его выходе в сторону увеличения действующей силы фаз шагового двигателя 5.и, как описано ранее,снимается сигнал Запрет и вырабатывается импульс Сброс на четвертом выходе блока 3 выбора режима. После отработки импульса запре- та адреса ППЗУ 39, поступающего с инверсного выхода одновибратора 32, . на первый выход блока 3 выбора режима передается сигнал управления, скорректированный в сторону увеличения действующей силы фаз шагового двигателя 5.

Если на участке торможения возникает состояние, когда , на выходе элемента ИЛИ 34 устанавливается сигнал О, который сбрасывает по первому инверсному входу RSтриггер 35 в нулевое состояние и на первом,выходе блока 3 выбора режима вырабатывает сигнал управления, со- ответствзлош й участку разгона и равномерного движения. В этом случае

функционирование блока 3 выбора режима аналогично описанному выше, С приходом очередного счетного импульса при на выходе элемента ИЛИ 33

50

устанавливается сигнал О, который 45 через элемент ИЛИ 28 на пятом выходе блока 3 выбора режима формирует сигнал Запись, устанавливает RS-триггер 35 в нулевое состояние, изменяет адрес выборки ППЗУ 39, по которому на первом выходе блока 3 выбора режима устанавливается сигнал управления соответствующий фиксации подвижного элемента шагового двигателя 5. На втором выходе блока 3 выбора режима вырабатьшается сигнал о завершении заданного перемещения.

Если по каким-либо причинам (например - кратковременное пропадание силового питания фаз шагового двига-

55

15

теля 5 на участке торможения) не произойдет фиксация подвижного элемента шагового двигателя 5 в точке и он будет продолжать движение в том же направлении, на инверсном выходе элемента ИЛИ 23 появится сигнал О, поступающий на первый инверсный, вход элемента И 31, на выходе которого установится сигнал 1, по фронту которого Т-триггер 15 изменит свое состояние на противоположное.

На инверсном выходе элемента ИЛИ 22 установится сигнал О, а на ин- йерсном выходе элемента ИЛИ 23 - 1. По окончании счетного импульса на инверсном выходе элемента ИЛИ 22 установится сигнал 1 и содержимое первого реверсивного счетчика 2 увеличивается на единицу. При этом сигнал управления на первом выходе блок 3 выбора режима будет соответствовать сигналу, вызываю1цему действующу силу фаз шагового двигателя 5, соответствующую участку разгона и направленную в сторону, заданную состоянием Т-тригге ра 15. Дальнейшее функционирование элементов блока 3 выбора режима 3 аналогично описанному ранее, включая фиксацию подвижного элемента шагового двигателя 5 при .,

Формирователь импульсов работает следующим образом.

Пусть возбуждена нулевая шина на входе формирователя 11 импульсов. После преобразования входного кода сигналом шифратора 43 в п-разрядный двухзначный код, последний поступает на управляюпще входы селекторов 46 и 47, разрешая передачу на выход сигнала по нулевому информационному входу. Если возбужденной станет первая шина на входе формирователя 11 импульсов, что соответствует фактическому перемещению подвижного элемента на величину лх вправо, на пря- мом выходе селектора 46 установится сигнал 1, на инверсном - О, что вызывает установку сигнала 1 на выходе элемента И 48, который запускает одновибратор 45, и на его выходе устанавливается сигнал О. После отработки этого сигнала на выходе од новибратора 45 устанавливается сигнал 1, по фронту которого в регист 44 записывается двухзначный код, соответствующий первой возбужденной шине. На прямом выходе селектора 46

10

15

352474 -

и инверсном выходе элемента И 48 устанавливаются сигналы О. Таким образом, на первом выходе реверсивного формирователя 11 импульсов сформировался счетный импульс.

Если после возбужденной нулевой шины возбужденной станет 2 -1 шина на входе формирователя импульсов 11, что соответствует перемещение на величину Лх влево, на прямом выходе селектора 47 и инверсном выходе элемента И 48 устанавливаются сигналы 1, запускается одновибратор 45, на выходе которого устанавливается сигнал О. После отработки сигнала од- новибратором 45 на выходе его устанавливается сигнал 1, по фронту которого в регистр 44 записывается двухзначньй код, соответствующий 2-1 возбужденной пине. На прямом выходе селектора 47 и инверсном выходе элемента И 48 устанавливаются сигналы О, Таким образом, на втором выходе реверсивного формирователя 11 импульсов сформировался счетный импульс. Формирователь 11 импульсов функционирует аналогично описанному и для всех оставшихся комбинации сигнала датчика 6 положения.

Предлагаемое устройство имеет технико-экономические преимур1ества по сравнению с известным устройством, так как позволяет повысить точность отработки заданного сигнала.

20

25

30

35

0

5

0

5

Формула изобретения

Позиционный дискретный электропривод, .содержащий задатчик, генератор импульсов, подключенный выходом к первому входу счетчика импульсов, соединенного выходом с первым входом блока выбора режима, подключенного первым выходом к первому входу распределителя импульсов, соединенного выходом через коммутатор с входом шагового двигателя, подключенного выходом через последовательно сое- диненные датчик положения и дешифратор к второму входу распределителя импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности привода, в нем дополнительно установлены первый и второй реверсивные счетчики, блок памяти и формирователь импульсов, соединенньШ входом с выходом дешифратора, а первым и вторым выходами - соответственно с вторым и третьим входами блока выбо171

pa режима, подключенного четве)тым входом к первому выходу задатчика, пятым входом - к выходу второго реверсивного счетчика и к первому управляющему входу блока памяти, естым и седьмым входами - к выходам соответственно блока памяти и первого рев-ерсивного счетчика, вторым выходом - к входу задатчика, третьим выходом - к управляющему входу генератора импульсов, четвертым выходом к управляющему входу счетчика импуль

52474 . 18

сов, пятым выходом - к второму управляющему входу блока памяти, гаес- тым и седьмьм выходами - к суммиру- ющему и вычитающему входам второго реверсивного счетчика, восьмым и девятым выходами - к вычитающему и к суммирутащему входам первого реверсивного счетчика, соединенного информационным входом с вторым выходом за- датчика, выход счетчика импульсов подключен к информационному входу блока памяти.

10

Изобретение относится к робо- утотехнике и к станкостроению и может быть использовано на сборочных линиях, линиях непрерывной штамповки, а также в качестве приводов роботов- манипуляторов. Целью изобретения является повышение точности привода. Поставленная цель достигается следующим образом. Положение шагового двигателя фиксируется цифровым датчиком положения, выходной параллельный код которого преобразуется в унитарный и поступает на вход формирователя импульсов и на вход распределителя импульсов, выходной сигнал которого через коммутатор воздействует на шаговый двигатель. Вькодной сигнал генератора импульсов поступает на информационный вход блока памяти, на первый вход блока выбора режима, на второй.и третий входы которого поступают сигналы с выходов формирователя импульсов, на четвертый вход - с первого выхода задатчи- ка, на пятый, шестой и седьмой выходы - с выходов второго реверсивного счетчика, блока памяти н первого реверсивного счетчика. Сигнал, пропорциональный заданному положению, поступает с второго выхода задатчика на информационный вход первого реверсивного счетчика. Блок выбора режима перерабатывает поступающую на его входы информацию и формирует на своих выходах сигналы управления, которые поступают с его первого выхода на второй вход распределителя импульсов, с второго выхода на вход задатчика, с третьего и четвертого выходов на управляющие входы генератора импульсов и счетчика импульсов, с пятого выхода на второй управляющий вход блока памяти, с шестого и седьмого выходов на управляющий и инфор- мационньй входы второго реверсивного счетчика, а с восьмого и девятого выходов на второй информационный вход и управляющий вход первого реверсивного счетчика. Блок выбора режима обеспечивает оптимальную работу привода на режимах разгона и торможения. 3 ил.

cpue.i

ею

(риг2

Редактор М.Циткина

Составитель Г.Нефедова Техред М.Ходанич

Заказ 5566/48 Тираж 863 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская -на,б., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор И.Муска