CS195002B1 - Způsob optimálního provádění Bádaného počtu kroků s použitím krokového motoru a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu optimálního provádění žádaného počtu kroků s použitím krokového motoru během rozběhu, rovnoměrného chodu a brzdění. Předmětem vynálezu je i zařízení k provádění tohoto způsobu.

Jsou již známa řízení krokových motorů,: která pracují s oscilátorem s měnitelnou frekvencí, jejichž frekvence je napětově závislá a nastavuje se napětím na kondensátoru, který Je součástí BC-členu.

Rozběhová charakteristika systému oscilátor - krokový motor se určuje rozhodující měrou fyzikálními vlastnosti BC-člénu oscilátoru a odpovídá^přibližně funkci ř - f_Q/l - e ” T , brzděni probíhá naproti tomu podle funkce f = f e ” . ií_m není zajištěn zrcadlový průběh rozběhu a brzdění, takže sě nemůže'nastavit optimální frekvence v celém frekvenčním pásmu.

U jiného zařízeni se měřicím čidlem snímá mechanická poloha rotoru a signál, vysílaný čidlem, řídí při rozběhu a při brzdění frekvenci buzení motoru, takže hodnota fázového rozdílu mezi polohou motoru a budícím polem nepřekročí předem zadanou hodnotu. Brzdicí proces se musí u tohoto způsobu započíti v tom okamžiku, který zaručuje, že impulzová frekvence u posledního kroku podle programu dosáhla takové frekvence, při které se motor může odpojit bez toho, že by vznikly chyby polohy rotořu.

YSechny známé způsoby a zařízení máji ten zásadní nedostatek, že při zmenSování frek«

195 002 .

195 002 vence mezi dosažením brzdící frekvence a stop-slgnálem podle programu, se z důvodu zajištění provede jeStě několik kroků při relativně nízké frekvenci. lato skutečnost vede právě u krokových motorů, které jsou s velkými náklady vytvořeny na vysokou mezní frekvenci, k velkým časovým ztrátám při nastavování.

Účel vynálezu spočívá v tom, provádět nastavovací proces krokovým motorem v co nejkratSí době, přitom dosahovat mezní frekvence krokového motoru a odstranit nedostatky známých způsobů a zařízení.

Úkolem vynálezu je vytvořit takový způsob řízení krokového motoru, jehož kroky pro rozběh a brzdění se vytváření paralelně probíhajícími řídícími operacemi bez tolerancí a reprodukovatelnš, přičemž kroky, které se mají ještě provést při brzdění podle programu při brzdící frekvenci, jsou omezeny na minimum a momentové charakteristiky se optimálně využijí.

Vynález zahrnuje i vytvoření zařízení pro účelné provádění způsobu.

Podstata způsobu optimálního provádění žádaného počtu kroků s použitím krokového motoru během rozběhu, rovnoměrného chodu a brzdění je taková, že se nejdříve počítají kroky v dopředném směru až do polovičního počtu žádaných kroků a nato se počítají ve zpětném směru až do žádaného počtu kroků.

V rozběhové oblasti, která zahrnuje kroky, které se počítají nezávisle na počtu žádaných kroků, se kroková frekvence krokového motoru přestaví v závislosti na počtu kroků, které byly již provedeny až do rychlosti rovnoměrného chodu.

V brzdící oblasti se kroková frekvence krokového motoru přestaví v závislosti na počtu kroků, které se mají ještě provést až do dosažení rychlosti brzdění.

Přitom je průběh frekvence v rozběhové oblasti v závislosti na provedeném počtu kroků stejný jako průběh frekvence v brzdící oblasti v závislosti na počtu kroků, které se mají JeStě provést.

Při wfeaŽení žádaného počtu kroků se brzdění krokového motoru ukončí s posledním programovaným krokem.

Jestliže n^ značí počet provedených kroků v rozběhové oblasti a a-n₂ počet kroků, který se má ještě provést, pak při krokové frekvenci f platí následující vztahy:

f(n_x) = f(a-ng) při n^ = a-n₂ n^ £ (Ó;l;...;b) n₂ e (a-bja-B+lj...;a-l:a) a

f(n₃) = f(-b) = f(a-b) při η^ β (a;b+l;...; a-b-l;a-b) ^ťřitom značí n^ kroky v oblasti rovnoměrného chodu. '

Jestliže platí b < a/2, pak se v rozběhové oblasti nepočítá v dopředhém směru až do plného počtu kroků b> nýbrž Již od hodnoty a/2 se počítá ve zpětném směru a tím začíná

195 002 brzdíc! oblast, která se rovněž ukončí s posledním programovaným krokem. Krokový motor tak nedosáhne při hodnotě a/2 své rychlosti rovnoměrného chodu, ^ejména výhodné přitom je, že rozběh a brzdění krokového motoru se provádí s charakteristikou, kroková frekvence - čas, odpovídající fyzikálním poměrům, která se může přizpůsobit charakteristikám motoru.

Podstata zařízení podle vynálezu k provádění způsobu podle vynálezu, je pak taková, že výstup oscilátoru a měnitelnou frekvencí je spojen se vstupem paměťového místa nebo obousměrného čítače, výstupy obousměrného čítače jsou spojeny s bázami spínacích tranzistorů, v jejichž dráze emitor-kolektor jsou zapojeny paralelně spojené odpory, jejichž hodnoty odpovídají mocenství výstupů obousměrného čítače.

Rozvinutí vynálezu pak spočívá v tom, že obousměrný čítač je vytvořen jako dvojkový čítač.

Obousměrný čítač počítá až do hodnoty n při m C (Oji; ... C-l)

Přitom platí při kapacitě ” v

ΣΖ m^CT· při m € (o;l;... C-l) obousměrného čítače ná_v k=0 sledující výhodné odstupňování odporů G představující řídící hodnoty:

®k ~ “k * C * %	při k e m c	··· n) (1;2; .·. C-l)
Frekvence f(n^) oscilátoru, která	se nastaví	pro počtu kroků n^ odpovídá potom vztahu
_ z * 1· T*	n. e	(0:1j · * ·« b)

fínp η_χ

Konstanty oscilátoru se zvolí s ohleo»..; na optimální přizpůsobení charakteristikám motoru.

Další možnost se dostane spojením čítače žádané hodnoty s. oboustranným čítačem v jeden čítač. ^ťři rozběhu krokového motoru se zvýěí frekvence oscilátoru, jak bylá již popsáno, až se dosáhne žádaná maximální frekvence počtu kroků b. V tomto okamžiku sepne odpovídající informace výstupu čítače paměťové místo, které zapamatuje kódované číslo b a přivede ho oscilátoru jako statickou informaci. lim se frekvence oscilátoru dále nezvyšuje, ačkoliv čítač je nadále v činnosti.

S dosažením počtu kroků a/2 se přepne čítač na zpětný chod. Při počtu kroků b se působením paměťového místa zruší a oscilátor zmenší již popsaným způsobem frekvenci na hodnotu, potřebnou pro brzdění krokového motoru.

Popsaným způsobem a zařízením je možné využít charakteristiky motoru optimálním způsobem a provádět brzdění a rozběh krokového motoru se zrcadlově probíhající charakteristikou frekvence - čas a ukončit nastavování polohy s posledním krokem brzdícího procesu bez tolerance a reprodukovatelně. Nepatrné změny krokové frekvence, popřípadě momentu, které nelze

195 002 ' využít, nezpůsobují u tohoto zařízení, závislém na dráze, žádné kroky s brzdící frekvencí, jak je tomu u řízení, závislém na Sase, příp. zátěži.

Při provedení obousměrného čítače jako dvojkového čítače se dostane kapacita čítače n

2^k m e (O;l) k=O

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na přikladu provedení, znázorněného na připojených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno zapojení podle vynálezu, na obr. 2 je znázorněna charakteristika krokové frekvence f - počet kroků P.

Napojeni podle vynálezu sestává podle obr. 1 principielně ze dvou paralelně uspořádaných řídících řetězců, které mají výchozí bod v oscilátoru 1 s měnitelnou frekvencí. První Je vytvořen tak, že výstup oscilátoru 1 e měnitelnou frekvencí je zapojen na řídící obvod 2, který je spojen s krokovým motorem 4 a kterému dodává sled obdélníkových impulsů. Řídící obvod 3 obsahuje tvarovač impulsů, čítač žádané hodnoty, obvod ekvivalence, který porovnává žádanou hodnotu a se stavem čítače žádané hodnoty a koincidenční obvod, který porovnává programovaný počet impulsů pro rozběh se stavem čítače žádané hodnoty, dále dělič impulzů a zesilovač impulzů pro napájení vinutí krokového motoru 4.

Dále zapojeni obsahuje vstupní jednotky pro děrnou pásku a její vyhodnocování, nebo jiných nosičů programu.

Druhý řídicí řetězec sestává z obousměrného čítače 2, na jehož vstup T je připojen výstup oscilátoru 1, a ze sítě 5 řídicích hodnot. Tato sil sestává z definocaného počtu paralelně uspořádaných odporů G^, Gp ... G^ tvořících řídící hodnoty, které jsou odstupňovány podle vztahu = 2 .Gq k £ (0;X; ...;n), a které jsou (n+1) spínacími tranzistory To až Tn k síti £ připojovány nebo od ní odpínány. Přitom je báze každého spínacího tranzistoru To až Tn spojena vždy s jedním z výstupů 2° až 2ⁿ obousměrného čítače 2. Je-li na něm signál, pak se příslušný tranzistor otevře a příslušnou řídící hodnotou řídícího odporu Go až Gn změní časovou konstantu větve oscilátoru a tím i frekvenci oscilátorů. Tím je kroková frekvence nuceně a přímo závislá na stavu obousměrného čítače 2. Platí vztah —i— = ϊϊ—: + τ*, f(np “i přičemž n^ je počet kroků v rozsahu počtu kroků b, potřebného pro rozběh případně brzdění, a T a T* jsou pevně nastavitelné časové konstanty. T* je možno nastavit pomocí odporu R a kondensátoru C nebo odporu R a časovou konstantu T‘'je možno nastavit pomocí některého odporu Go až On nebo dalšího kondeizátoru z“ (obr. 1). Obousměrný čítač je dále opatřen třemi vstupy S, V, a R, které jsou spojeny s řídícím obvodem 3· Vstupem S (start, stop) se stanovuje doba počítání a vstupy V (dopředu = rozběh) a R (dozadu = brzdění) směr počítání obousměrného čítače 2v

Jiná varianta zapojení se dostane tehdy, jestliže spojí čítač žádané hodnoty a obousměr19S 002 ným čítačem 2 v jedááý čítač. Při spouštění krokového motoru se přitom výstupy čítače shora popsaným způsobem zvýší frekvence oscilátoru 1 prostřednictvím spínacích tranzistorů To až Tn a sítě 2 řídících hodnot. Při dosažení žádané frekvence, tj. maximální frekvence sepne odpovídající výstupní informace obousměrného čítače 2 pamětové místo, které si zapamatuje počet kroků b a přivede ho jako statickou informaci oscilátoru 1. Frekvence oscilátoru 1 se tím již nezvýší, ačkoliv čítač pracuje dále. Jak bylo již dříve uvedeno, přepne se čítač při a/2 na inversní chod. Když čítač opět dosáhne počet kroků a-b, pak se působení pamělového místa zruší a čítač zmenší frekvenci oscilátoru, jak bylo již popsáno, na hodnotu, potřebnou pro brzdění krokového motoru.

Na obr. 2 značí fo počáteční frekvenci pro rozběh krokového motoru a fm mezní frekvenci.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VINÁLEZD

   1. Způsob optimálního provádění žádaného počtu kroků s použitím krokového motoru během rozběhu, rovnoměrného chodu a brzdění, vyznačující se tím, že se nejdříve počítají kroky v dopředném směru až do polovičního počtu žádaných kroků, v rozběhové oblasti se kroková frekvence krokového motoru přestaví v závislosti na provedeném počtu kroků až do rychlosti rovnoměrného chodu a v brzdící oblasti se kroková frekvence krokového motoru přestaví v závislosti na počtu kroků, které se mají ještě provést až k brzdící rychlosti, přičemž průběh frekvence to rozběhové oblasti v závislosti na počtu¹ provedených kroků je stejný jako průběh frekvence v brzdící oblasti v závislosti na počtu kroků, které se mají ještě provést a že při dosažení žádaného počtu kroků se brzdění krokového motoru ukončí s posledním programovaným krokem.
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, sestávající z oscilátoru s měnitelnou frekvencí, dále ze sítě řídící veličiny, které je s ním spojena a která určuje jeho frekvenci a ze řídícího obvodu s čítačem žádané hodnoty, vyznačující se tím, že výstup oscilátoru (1) s měnitelnou frekvencí je spojen se vstupm obousměrného čítače .(2), výstupy (2° až 2ⁿ) a

   obousměrného čítače (2) jsou spojeny s bázemi spínacích tranzistorů (To až Tn), v jejichž dráze emitor - kolektor jsou zapojeny paralelně spojené odpory (Go až Gn), jejichž hodnoty odpovídají mocenství výstupů obousměrného čítače (2).
3. 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že obousměrný čítač (2) je vytvořen jako dvojkový čítač.