Устройство для управления двухкоординатным шаговым электроприводом Советский патент 1992 года по МПК G05B19/40 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического управления двухкоординатны- ми шаговыми электроприводами считывающих и сканирующих устройств.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления двух- координатным шаговым электроприводом.

Устройство содержит первый 1 (Р1), второй 2 (Р2), третий 3 (РЗ), четвертый 4 (Р4) и пятый 5 (Р5) входы управления, первый 6 и второй 7 входы тактирования, вход 8 занесения информации, первый 9 и второй 10 распределители импульсов, первый 11, второй 12, третий 13, четвертый 14, пятый 15, шестой 16, седьмой 17, восьмой 18 и девятый 19 элементы И, элемент ИЛ И 20, первый 21, второй 22 и третий 23 триггеры, первый 24, второй 25 и третий 26 демультиплексо- ры, первый 27 и второй 28 счетчики шагов, первый 29 и второй 30 счетчики циклов, причем первый 1, второй 2 и третий 3 входы управления соединены с адресными входами соответственно первого 24, второго 25 и третьего 26 демультиплексоров, информационные входы которых объединены и подключены к входу 8 занесения информации, выходы первого демультиплексора 24 соединены с установочными входами первого триггера 21, прямой и инверсный выходы которого связаны с первыми входами соответственно второго 12 и третьего 13 элементов И, вторые входы которых подключены к выходу шестого элемента И 16, выходы соединены с входами направления первого распределителя 9 импульсов, тактовый выход которого связан со счетным входом пер- . вого счетчика 27 шагов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 29 циклов и первым входом элемента ИЛИ 20, второй вход которого объединен со счетным входом второго счетчика 30 циклов и подключен к выходу второго счетчика 28 шагов, счетный вход которого связан с тактовым выходом второго распределителя 10 импульсов, входы направления которого соединены с выходами соответственно четвертого 14 и пятого 15 элементов И, первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам второго триггера 22, установочные входы которого связаны с выходами второго демультиплексора 25, счетный вход подключен к выходу первого элемента И 11, первый вход которого соединен с четвертым входом 4 управления, второй вход объединен с вторым входом элемента ИЛИ 20, вторые входы четвертого 14 и пятого 15 элементов И подключены к выходу седьмого элемента И 17, первый вход которого связан с вторым входом 7 тактирования, второй вход соединен с инверсным выходом третьего триггера 23,

установочные входы которого подключены к выходам третьего демультиплексора 26, счетный вход связан с выходом девятого элемента И 19, первый вход которого подключен к выходу первого счетчика 29 цик0 лов, второй вход связан с выходом элемента ИЛИ 20, третий вход объединен с третьим входом седьмого элемента И 17 и подключен к выходу второго счетчика 30 циклов, первый вход шестого элемента И 16 соеди5 нен с первым входом 6 тактирования, второй вход связан с прямым выходом третьего триггера 23, третий вход объединен с первым входом девятого элемента И 19, первый вход восьмого элемента И 18 подключен к

0 пятому входу 5 управления, второй вход связан с выходом первого счетчика 27 шагов, выход восьмого элемента И 18 соединен со счетным входом первого триггера 21, Элемент ИЛИ и все элементы И работают в

5 инверсной логике. Каждый из демультиплексоров 24-26 (вида 1:2)может быть выполнен на инверторе и двух элементах 2 И, выходы которых являются выходами демультиплексора, первые входы объединены

0 и используются в качестве информационного входа, а адресным входом является второй вход одного из элементов 2 И, объединенный с входом инвертора, выход которого подключен к второму входу второ5 го из элементов 2 И.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии после включения устройства тактовые импульсы на первом 6

0 и втором 7 входах тактирования отсутствуют, а на первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4 и пятый 5 входы управления подаются потенциальные сигналы. Каждой из 32 возможных комбинаций этих сигналов

5 задается соответствующий режим перемещений по первой (к примеру, X) и второй (Y) координатам для управляемого объекта. Коды перемещений записываются при этом до начала движения соответственно в первый 27 и второй 28 счетчики шагов (цепи

0 записи информации счетчиков стандартны и не показаны), в то время как количество перемещений по каждой из координат аналогичным образом заносится в первый 29 и второй 30 счетчики циклов. Если, к примеру,

5 после включения устройства необходимо отработать установочное перемещение с реверсом по одной из координат (например, X), то во второй счетчик 30 циклов записывается нулевой код и на его выходе, являющемся (равно как и выход первого счетчика 29 циклов) потенциальным, появляется сигнал высокого уровня, блокирующий седьмой 17 и девятый 19 элементы И, причем сигнал высокого уровня с выхода седьмого элемента И 17 блокирует четвертый 14 и пятый 15 элементы И, что ведет к блокировке второго распределителя 10 импульсов независимо от уровней сигналов на входах управления и запрету движения по координате Y в дальнейшем.

При выборе направления движения условно вправо (+Х) в приведенных условиях однокоординатного установочного перемещения на первый 1, третий 3 и пятый 5 входы управления подаются сигналы низкого уровня. Сигнал с пятого входа 5 управления деблокирует при этом восьмой элемент И 18, в то время как сигналы на первом 1 и третьем 3 входах управления, поступая на адресные входы первого 24 и третьего 26 демультиплексоров, обеспечивают прохождение сигналов с информационных входов демультиплексоров 24 и 26 на их первые выходы, в результате чего подаваемый на вход 8 отрицательный импульс занесения (используемый и для записи информации в счетчики) поступает на R-входы первого 21 и третьего 23 триггеров, устанавливая их в нулевое состояние. Сигнал низкого уровня с прямого выхода первого триггера 21 деблокирует второй элемент И 12, а такой же сигнал с прямого выхода третьего триггера 23 снимает блокировку по второму входу шестого элемента И 16, на третьем входе которого также поддерживается разрешающий сигнал низкого уровня, поступающий с выхода первого счетчика 29 циклов. Тем самым при последующей подаче тактовых импульсов на первый вход 6 тактирования эти импульсы проходят через открытые шестой 16 и второй 12 элементы И на первый вход направления первого распределителя 9 импульсов, который формирует соответствующую последовательность сигналов на своих выходах, обеспечивающую отработку шагов первым двигателем (не показан) условно вправо.

При каждом переключении обмоток двигателя на тактовом выходе первого распределителя 9 появляется импульс, поступающий на счетный вход первого счетчика 27 шагов и уменьшающий его содержимое на единицу. После отработки перемещения, код которого был записан в первом счетчике 27 шагов, на выходе этого счетчика появляется кратковременный отрицательный импульс, обеспечивающий перезапись информации в первом счетчике 27 шагов и поступающий на счетный вход первого счетчика 29 циклов, уменьшая его содержимое на единицу. Одновременно импульс с выхода первого счетчика 27 шагов проходит через открытый восьмой элемент И 18 и

перебрасывает первый триггер 21 в единичное состояние, вследствие чего второй элемент И 12 блокируется сигналом высокого уровня с прямого выхода первого триггера 21, в то время как сигнал низкого уровня с

0 инверсного выхода этого триггера разрешает прохождение тактовых импульсов через третий элемент И 13 на второй вход направления первого распределителя 9 импульсов. Происходит отработка реверса, и управляе5 мый объект начинает перемещаться в обрат- ном направлении (условно влево) к исходной точке, после достижения которой описанный процесс повторяется вплоть до полного считывания информации, записан0 ной в первом счетчике 29 циклов, когда на выходе счетчика 29 появляется сигнал высокого уровня, блокирующий прохождение тактовых импульсов через шестой элемент И 16. Управляемый объект останавливается

5 либо в исходной точке при записи кода четного числа в первый счетчик 29 циклов, либо после очередной отработки перемещения вправо, если в счетчик 29 был записан код нечетного числа.

0 Установочное однокоординатное перемещение управляемого объекта по второй координате реализуется в устройстве аналогично описанному после занесения нулевого кода в первый счетчик 29 циклов и

5 соответствующих ненулевых кодов во второй счетчик 28 шагов и второй счетчик 30 циклов с подачей сигнала высокого уровня на третий вход 3 управления и, к примеру, сигналов низкого уровня на второй 2 и чет0 вертый 4 входы управления. Движение управляемого объекта после подачи импульса занесения на вход 8 происходит в данном случае при поступлении тактовых импульсов на второй вход 7 тактирования из исход5 ной точки условно вверх с реверсом после отработки записанного во втором счетчике 28 шагов перемещения и переброса второго триггера 22 в единичное состояние по отрицательному импульсу, поступившему на

0 счетный вход второго триггера 22 через открытый первый элемент И 11 с выхода счетчика 28. Четвертый элемент И 14 после переключения второго триггера 22 блокируется, а пятый элемент И 15 открывается и

5 начинает пропускать тактовые импульсы на второй вход второго распределителя 10 импульсов, обеспечивающего отработку шагов вторым двигателем в обратном направлении, т.е. условно вниз. Установочное перемещение объекта по второй координате с

реверсом в исходной и верхней точках продолжается до полного считывания информации во втором счетчике 30 циклов.

После отработки установочных перемещений подача тактовых импульсов прекращается и комбинация потенциальных сигналов на входах 1-5 (Р1-Р5) управления меняется в соответствии с требуемым режимом сканирования. Числовые параметры этого режима (расстояние между строками, размер строки, количество строк и межстрочных интервалов либо переходов)записываются предварительно в счетчики 27-30 шагов и циклов. После подачи отрицательного импульса на вход 8 занесения информации и тем самым задания начальных условий устройство при поступлении тактовых импульсов на входы 6 и 7 начинает отработку выбранного режима перемещений.

В случае двухкоординатных перемещений по любой из траекторий устройство обеспечивает поочередную отработку перемещения по каждой из координат с передачей управления движением на вторую координату. Если, к примеру, движение выполнялось по координате X, то после отработки записанного в первом счетчике 27 шагов перемещения на выходе этого счетчика появляется отрицательный импульс, обусловливающий перезапись информации в счетчик 27 и поступающий на второй вход восьмого элемента И 18. В зависимости от уровня потенциального сигнала на первом входе элемента И 18, т.е. на пятом входе 5 управления, отрицательный импульс либо проходит на счетный вход первого триггера 21, перебрасывая его и обусловливая изменение направления движения по координате X в последующем, либо блокируется восьмым элементом И 18 и направление движения по этой координате сохраняется.

Одновременно отрицательный импульс с выхода первого счетчика 27 шагов через элемент ИЛИ 20 и открытый девятый элемент И 19 поступает на счетный вход третьего триггера 23, перебрасывая его в единичное состояние. Шестой элемент И 16 при этом блокируется высоким уровнем сигнала с прямого выхода третьего триггера 23, и поступление тактовых импульсов на первый распределитель 9, т.е. движение по координате X, прекращается, в то время как седьмой элемент И 17 открывается сигналом низкого уровня, поступающим на его второй вход с инверсного выхода третьего триггера 23. Тактовые импульсы с второго входа 7 тактирования проходят через элемент И 17 и один из элементов И 14 или 15 на соответствующий вход направления второго распределителя 10 импульсов, который

начинает формировать последовательность сигналов, обеспечивающую перемещение управляемого объекта в задаваемом вторым триггером 22 направлении по второй координате. После поступления заданного количества импульсов с тактового выхода второго распределителя 10 на счетный вход второго счетчика 28 шагов, т.е. после отработки требуемого перемещения, на выходе

счетчика 28 появляется отрицательный импульс, действующий аналогично импульсу с выхода первого счетчика 27 шагов после отработки перемещения по координате X. Третий триггер 23 по импульсу с выхода

второго счетчика 28 шагов перебрасывается в нулевое состояние, разрешая движение по координате X и блокируя перемещение по координате Y. Второй триггер 22 при низком уровне сигнала на входе 4 управления

изменяет свое состояние по импульсу с выхода второго счетчика 28 шагов, задавая тем самым новое направление движения по координате Y, либо остается в прежнем состоянии при высоком уровне сигнала на входе

4 управления. В дальнейшем описанный процесс повторяется вплоть до полного считывания информации в первом 29 и втором 30 счетчиках циклов, после чего происходит поочередная блокировка движения сигналами высокого уровня, подаваемыми с выходов счетчиков 29 и 30 (или наоборот) на третьи входы соответственно шестого 16 и седьмого 17 элементов И, и останов объекта. Если после двух координатного сканирования либо отслеживания с выходом управляемого объекта в определенную точку должно быть отработано однокоординатное перемещение объекта (как с реверсом, так и в одном направлении), то в соответствующий счетчик циклов (29 или 30) заносится код большего числа при подготовке устройства к работе. После отработки двухкоординатных перемещений и полного считывания информации в счетчике циклов, в котором

был записан код меньшего числа, на выходе этого счетчика циклов появляется сигнал высокого уровня, блокирующий шестой 16 или седьмой 17 элемент И, что ведет к блокировке дальнейшего движения по соответствующей координате. Одновременно тем же сигналом по первому или третьему входу запирается девятый элемент И 19, блокирующий прохождение импульсов с выхода элемента ИЛИ 20 на счетный вход третьего

триггера 23. Тем самым движение управляемого объекта будет выполняться в дальнейшем только по одной координате до полного считывания информации в том счетчике циклов, в который был занесен код большего

числа. Перемещение объекта может при

этом отрабатываться как с реверсом (при работе первого 21 либо второго 22 триггера в счетном режиме, задаваемом сигналом низкого уровня соответственно на пятом 5 или четвертом 4 входе управления), так и в одном направлении.

Таким образом, устройство для управления двухкоординатным шаговым электро- приводом обладает более широкими эксплуатационными возможностями в сравнении с известными техническими решениями, обеспечивая 32 самых различных режима перемещений управляемого объекта по траектории сходящегося четырехугольника, построчной развертки (сканирования) либо развертки со сдвигом по одной из координат. Устройство позволяет штатно реализовать и однокоординатные возвратно-поступательные перемещения объекта по каждой из координат, в том числе после отработки двухкоординатных перемещений.

Формула изобретения Устройство для управления двухкоординатным шаговым электроприводом, содержащее девять элементов И, первый и второй счетчики шагов, выходы которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, первый счетчик циклов, три триггера, первый и второй распределители импульсов, первый, второй и третий демультиплек- соры, адресные входы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами управления устройства, а информационные входы объединены и подключены к входам занесения информации, выходы первого и второго демультиплексо- ров соединены с установочными входами соответственно первого и второго триггеров, счетный вход второго триггера подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с четвертым входом управления устройства, второй вход - с выходом второго счетчика шагов, а прямой и инверсный выходы первого и второго триггеров подключены к первым входам соответственно второго и третьего, четвертого и

пятого элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами первого и второго распределителей импульсов, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с выходом шестого элемента И,

а вторые входы четвертого и пятого элементов И - с выходом седьмого элемента И, первые входы шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами тактирования устройства,

второй вход шестого элемента И подключен к прямому выходу третьего триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента И, а установочные входы - с выходами третьего демультиплексора, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, введен второй, счетчик циклов, при этом первый вход восьмого элемента И соединен с пятым входом управления устройства, а выход - со счетным входом первого триггера, второй вход восьмого элемента И подключен к выходу первого счетчика шагов, счетный вход которого соединен с тактовым выходом первого распределителя импульсов, а выход связан со счетным входом первого счетчика циклов, выход которого подключен к третьему входу шестого элементами к первому входу девятого элемента И, выход которого соединен

со счетным входом третьего триггера, второй вход подключен к выходу элемента ИЛИ, а третий вход соединен с третьим входом седьмого элемента И и с выходом второго счетчика циклов, счетный вход

которого подключен к выходу второго счетчика шагов, соединенного своим входом с тактовым выходом второго распределителя импульсов.

Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для использования в системах автоматического управления координатными столами считывающих, сканирующих устройств, программного управления технологическим оборудованием. С целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения как однокоординатных возвратно- поступательных перемещений управляемого объекта, так и построчной развертки со сдвигом, в устройство введены второй счетчик циклов и шина управления. Устройство обеспечивает установочные однокоорди- натные перемещения управляемого объекта и отработку двухкоордиматных перемещений по траекториям, задаваемым комбинациями потенциальных сигналов на первой, второй, третьей, четвертой и пятой шинах управления. 1 ил., Ё