Устройство для разгона и торможения двигателя исполнительного механизма Советский патент 1982 года по МПК G05B19/18 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для работы в системах программного управления электроприводом, например в графопостроителях, координатографах, станках с числовым программным управлением или проьмишенных работах.

Известно устройство для автоматического разгона и замедления в системах nporpaMA-iHoro управления станком, содержащее задающий генератор, преобразователь частоты в код, состоящий из генератора опорных импульсов и счетчика, делитель с переменным коэффициентом деления, делитель частоты, коммутатор и умножитель частоты. Сущность известного устррйства основана на умножении частоты импульсов, полученных от датчика угла, расположенного на исполнительном органе на квадрат, этой же частоты, которая получена с помощью управляемого делителя частоты, управление которым осуществляется от счетчика

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая линейгНость раз гона-торможения при конечной разрядности счетчика и управляемого делителя: Наличие импульсногГО датчика частоты непосредственно на валу двигателя делает нецелесообразным использование указанного усгройства в разомкнутых приводах, например на шаговых.двигателях. Кроме того, программирование скорости разгона и торможения затруднено., так

10 как требует механической перестройки импульсного угла поворота, находящегося на валу исполнительного устройства.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является уст15ройство для разгона ,и торможения исполнительного двигателя станка, содержащее генератор импульсов, под-, ключенный ко входу делителя частоты, выходы которого подключены к комму20тируемым входам блока ключей, управляющие входы которых соединены с выходами реверсивного счетчика, входы сложения и вычитания которого соединены с выходами блока управления,

25 один из входов которого соединен с выходом суммирующего счетчика, а два других связаны с выходами сигналов Разгон и Торможение , причем вход суммирующего счетчика подключен к

30 выходу блока вычитания, один из выходов которого подключен к генератору опорных импульсов, а другой к одному из выходой делителя частоты. Принцип работы известного устройства заключается в изменении коэффициента деления делителя частоты с переменным коэффициентом деления с помощью реверсивного счетчика, на вход которого подается разность .частот опорного генератора и генера тора импульсов С2. Недостатком известного устройств является отсутствие возможности опе ративного управления максимальной скоростью и темпом разгона-торможения (ускорения), что необходимо в таких устройствах, как промышленные роботы и чертежные автоматы. Возможность управления максимальной скоростью и ускорением позволяет непосредственно к данному устройству подключать управляющие ЭВМ, а В случае использования линей но-кругового интерполятора позволяе значительно упростить .его. Кроме того, в таких устройствах, как граф построители, где в зависимости от т па пишущего элемента требуется оперативно задать максимальную, скорост известное устройство не позволяет е осуществить. Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей путем обеспечения возможности программирования максимальной скорости ,и ускорения при разгоне и торможении Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные генератор опорной частоты, делитель с пер менным коэффициентом деления, первый усреднитель, первый элемент И, ревер сивный счетчик и элемент ИЛИ, выходом соединенный через второй элемент И с вычитающим входом реверсивного счетчика введены блок совпадения, и вертор, второй делитель частоты с переменным коэффициентом деления и второй усреднитель, причем первая группа входов блока совпадения соединена с первыми входами устройства вторая группа - с выходами реверсивного счетчика, а выход блока совпадения соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого подключен к второму входу устройства и через инвертор - к второму входу второго элемента И, третьим входом соединенного с выходом первого усреднителя, выход генератора опо ной частоты через последовательно соединенные второй делитель частоты с переменным коэффициентом деления и второй усреднитель, подключен к выходу устройства, вторые входы второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединены с выходами реверсивного счетчика,вхо дами элемента ИЛИ и блока совпадения . Кроме того, блок совпадения содержит три элемента, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходами соединенные через элемент ИЛИ с выходом блока, входы блока подключены к входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - зависимость последовательности сигналов на высоте управляемого делителя частоты с переменным коэффициентом деления от двоичного кода на его входах управления. Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, выход которого подключен к тактовым входам делителей 2 и 3 частоты с переменными коэффициентами деления. Выход делителя 3 частоты с переменным коэффициентом целения через усреднитель 4 подключен к выходу устройства, а управляющие входы делителя 3 частоты с переменным коэффициентом деления подключены к выходам реверсивного счетчика 5. Выход делителя.2 частоты с переменным коэффициентом деления через усреднитель б подключен ко входам элементов И 7 и 8, выходы которых подключены соответственно ко входам вычитания и сложения реверсивного счетчика 5, выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ 9 и с входами блока 10 совпадения, выход которого соединен со вторым входом элемента И 7. Третий вход элемента И 8 соединен со входом инвертора 11, выход которого подключен к третьему входу элемента И 7. Генератор 1 опорной частоты предназначен для генерирования импульсов, следующих с определенной частотой, и может быть выполнен в зависимости от области применения устройства как кварцованным, так и не кварцованным. Делители 2 и 3 частоты с переменным коэффициентом деления (например микросхема 155 ИЕ8 бКО.348.006 ТУИ) представляет собой устройство, коэффициент деления которого зависит от кода на его входах управления. Функцию такого делителя в известном устройстве выполняет делитель частоты и блок ключей. Последовательность импульсов на выходе делителя частоты с переменныгл коэффициентом деления при коэффициентах деления отличных от 2 f где п - натуральное число, имеет непостоянный период следования. На фиг. 2 представлена зависимость последовательности импульсов при различных коэффициентах деления для 3-разрядного делителя частоты с переменным коэффициентом деления, где а - сигнал на тактовом вхбде делителя частоты с переменным коэффициентом деления; б-з - сигналы на выходе делителя 2 частоты с переменным коэффициентом деления при различных кодах на его входах управления.

Усреднители 4 и б предназначены для выравнивания периода следования импульсов с eлитeля частоты с переменным коэффициентом деления и представояют собой суммирующий счетчик. Блок 10 совпадения предназначен для сравнения двоичного числа А на выходе реверсивног.о счетчика с двоичным числом В управления максимальной

скоростью. На выходе элемента совпадения имеет место логический нуль в том числе, если двочиное число А равно двоичному числу В.

Устройство работает следующим образом.

На входы управления делителя 2 частоты с переменным коэффициентом деления подается двоичный код управления ускорением при разгоне-торможении, на вход инвертора 11 - управляющий сигнал разгона и торможения, а на входы совпадения блока 10 подается код управления максимальной скоростью Исполнительного двигателя. Частота импульсов на выходе устройства определяется коэффициентом деления делителя 3 частоты с переменным коэффициентом деления. В перво,начальный момент реверсивный счет- чик 5 находится в состоянии, когда на всех выходах у него логические нули. При этом коэффициент деления делителя 3 частоты с переменным коэффициентом равен бесконечности и импульсы на выходе отсутствуют. При подаче на вход инвертора 11 логической единицы, открывается элемент И 8 и на вход сложения реверсивного счетчика 5 начинают поступать импульсы, частота которых определяется коэффициентом деления делителя частоты с переменным коэффициентом деления. Чем выше частота на выходе делителя 2 частоты, тем быстрее растет частота на входе делителя 3 частоты и тем больше ускорение. Импульсы на вход сложения реверсивного счетчика 5 будут поступать до тех пор, пока код на его выходах не совпадет с кодом на входах управления величиной максимальной скорости. При совпадении кодов на выходе блока 10 совпадения вырабатывается сигнал, запирающий элемент И 8 и начиная с этого момента, частота на выходе усреднителя 4 остается постоянной. При подаче на вход инвертора 11 логического нуля, открывается элемент И7 и импульсы с усреднителя 6 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 5. При этом происходит постоянное увеличение коэффициента деления делителя 3 частоты и уменьшение частоты на выходе устройства с ускоре-,

нием, заданным коэффициентом деления делителя 2 частоты. Уменьшение будет происходить до тех пор, пока на всех выходах реверсивного счетчика 5 не будет логических нулей, в этом случае вырабатывается сигнал логического нуля на выходе элемента ИЛИ 9 и элемент И 7 закрывается. Таким образом, импульсы на выходе устройства отсутствуют, т.е. устройство совершило-полный цикл: разгон, движение с заданной максимальной скоростью и торможение исполнительного двигателя. Введение н устройство второго делителя частоты с переменным коэффициентом давления,второгого усреднителя и элемента совпадения позволяет расширить функциональные возможности устройства, так как предусмотрена возможность программирования таких динамических характеристик -привода, как величина ускорения при разгоне и торможении и максимальная скорость. Это позволяет непосредственно к п-редла аемо У устройству подключать ЭВМ, либо ругие управляющие устройства.

Формула изобретения

0

1. Устройство для разгона и торможения двигателя исполнительного механизма, содержащее последовательно соединенные генератор опорной частоты, делитель с переменным коэффи5циентом деления, первый усреднитель, первый элемент И, реверсивный счетчик и элемент ИЛИ, выходом соединенный через второй элемент И с вычитающим . входом реверсивного счетчика, о-т 0ли чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности программирования максимальной скорости и ускорения при разгоне и торможении, в устройство введены блок

5 совпадения, инвертор, второй делитель частоты с переменным коэффициентом деления и второй усреднитель, причем первая группа входов блока совпадения соединена с первьпии вхо0дами устройства, вторая группа - с выходами реверсивного счетчика, а выход блока совпадения соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого подключен к вто5рому входу устройства и через инвертор - к второму входу второго элемента И, третьим входом соединенного с выходом первого усреднителя, выход генератора опорной частоты .

0 через последовательно соединенные второй делитель частоты с переменным коэффициентом деления и второй усреднитель подключен к выходу устройства, вторые входы второго делителя часто- :

5 ты с переменным коэффициентом деле-

ния соединены с выходами реверсивного счетчика, входами элемента ИЛИ и блока совпадения.

2. Устройство по п.1, отличаю щ е .е с я тем что блок совпадения содержит три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходами соединенные .через элемент ИЛИ с выходом блока, входы блока подключены к входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

гт««

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1.Авторское свидетельство СССР №484501, кл. G 05 В 19/18, 1968.

1

2.Авторское свидетельство СССР №506001, кл. G 05 В 19/18, 1973 (прототип).