PL104678B1 - Uklad cyfrowego sterowania i kontroli ruchem zwlaszcza goniometru - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad cyfrowego sterowania i kontroli ruchem zwlaszcza goniometru. Uklad sluzy do napedzania silników skokowych sprzezonych z urzadzeniami mechanicznymi realizujacymi przesuw liniowy lub katowy w jednej wzglednie kilku plaszczyznach.

Uklad wedlug wynalazku ma zastosowanie w procesach gdzie wymagana jest dokladna orientacja prze¬ strzenna jednego obiektu wzgledem drugiego lub elementu naswietlanego wzgledem naswietlajacej wiazki swiatla czy tez promieniowaniajonizujacego.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr pat. 82981 uklad programowego sterowania urzadzeniami zawierajacy w torach wejsc impulsowych elementy logiczne „I" polaczone wyjsciami z wejsciami przerzutników „IK". Wyjscia logiczne „1" tych przerzutników sa polaczone z drugimi wejsciami elementów logicznych „I".

Wyjscia logiczne „O" polaczone sa w tym ukladzie z wejsciami nastepnych elementów „I", których wyjscia polaczone sa z wejsciami uniwibratora. Wyjscie uniwibratora polaczone jest natomiast z pozostalymi wejsciami przerzutnika „IK". Uklad zawiera ponadto lacze selsynowe sterujace potencjometrem. Wyjscie potencjometru jest polaczone poprzez sumator, wzmacniacz i silnik wykonawczy z przekladnia mechaniczna. W ukladzie wed¬ lug wynalazku poszczególny tor sterowania i kontroli jest polaczony ze wspólnymi ukladami: generatora impul¬ sów taktowych, ukladem „start- stop" i ukladem wyzwalania skoku jednostkowego. Poszczególny tor sterowa¬ nia i kontroli stanowi uklad, w którym wyjscie programatora jest polaczone z wejsciem ukladu koincydencyjne¬ go, a wyjscie tego ukladu jest polaczone z wejsciem ukladu sterujacego. Wyjscie bramkujace ukladu sterujacego w poszczególnym forze jest polaczone z wejsciem bramkujacym programatora. Wyjscie ukladu sterujacego jest polaczone z wejsciem ukladu zmiany kierunku odchylania oraz z wejsciem komutatora wejsciowego. Wyjscie ukladu zmiany kierunku odchylania wedlug wynalazku jest polaczone poprzez uklad odczytu cyfrowego z ukla¬ dem sygnalizacji polozenia. Wyjscie komutatora wejsciowego jest polaczone natomiast poprzez komutator wyjsciowy z ukladem wyjsciowym mocy, zasilajacym silnik wykonawczy. Wspólnie dla kazdego toru sterowania i kontroli: uklad generatora impulsów taktowych, uklad „start - stop" i uklad wyzwalania skoku jednostkowe¬ go sa dolaczone do poszczególnego toru sterowania i kontroli nastepujaco. Wyjscie generatora impulsów takto¬ wych jest polaczone z wejsciem programatora oraz z wejsciem taktujacym ukladu sterowania. Wyjscie ukladu2 104678 „start-stop" jest polaczone z wejsciem bramkujacym ukladu sterujacego. Wyjscie ukladu wyzwalania skoku jednostkowego dolaczone jest poprzez przelacznik wyboru toru do wyjscia ukladu sterujacego.

Uklad wedlug wynalazku umozliwia niezalezne lub jednoczesne sterowanie i kontrole ruchu w poszczegól-, nych kierunkach. Uklad umozliwia ponadto sterowanie rewersyjne oraz indykacje cyfrowa polozenia jak rów¬ niez sygnalizacje polozenia w odniesieniu do polozenia zerowego dla kazdego kierunku ruchu. W ukladzie wed¬ lug wynalazku istnieje tez mozliwosc korekty przesuniecia w kazdym kierunku ruchu, skokiem jednostkowym.

Napiecia sterujace silnikami skokowymi wlaczane sa w ukladzie w momencie rozpoczecia cyklu pracy, dzieki czemu uklad nadaje sie szczególnie do sterowania urzadzen pracujacych w warunkach prózniowych ze wzgledu na ograniczone fiagrzewanie uzwojen silników.

Wynalazek jest blizej objasniony w przykladzie wykonania odtworzonym na rysunku przedstawiajacym schemat blokowy ukladu cyfrowego sterowania i kontroli ruchem.

Uklad zostal zastosowany do dwupolozeniowego sterowania i kontroli ruchem goniometru 12 z próbka pólprzewodnikowa 13 wymagajaca scisle okreslonej orientacji przestrzennej, sieci krystalograficznej wzgledem naswietlajacej wiazki jonów, w procesie implantacji.

Wspólny dla kazdego toru sterowania, generator impulsów prostokatnych 15 o regulowanej czestotliwosci repetycji wysyla impulsy prostokatne o regulowanej szerokosci do ukladu programujacego la i ukladu steruja¬ cego 3a. W stanie poczatkowym przerzutnik bramkujacy znajdujacy sie w ukladzie sterujacym 3a blokuje wejscia obu ukladów la i 3a, i te jak i dalsze uklady pozostaja w stanie spoczynku. W momencie nacisniecia klawisza mikrozlacznika K2a (dotyczy odchylania tylko w plaszczyznie X goniometru 12) nastepuje zmiana stanu prze- rzutnika w ukladzie sterujacym 3a powodujac odblokowanie wejscia ukladów la i 3a. Od tego momentu w stop¬ niu zliczajacym ukladu programujacego la nastepuje zliczanie liczby impulsów przychodzacych na jego wejscie, oraz przepuszczanie impulsów przez bramke w ukladzie sterujacym 3a i przekazywanie ich jednoczesnie do ukladu wejsciowego komutatora 4a oraz do ukladu zmiany kierunku odchylania 9a. Impulsy prostokatne przychodzace do ukladu wejsciowego komutatora 4a zostaja przez niego odpowiednio uformowane i przekazane do komutatora wyjsciowego 5a. Kazdy pojedynczy impuls dostarczony do komutatora wyjsciowego 5a powoduje pojawienie sie na jego wyjsciach impulsów odpowiednio przesunietych wedlug kolejnosci zaleznej od zadanego kierunku odchylania naswietlanej próbki 13 w plaszczyznie X. Wytworzone w ten sposób impulsy kierowane sa do czterech stopni wyjsciowych mocy znajdujacych sie w ukladzie 6a. Impulsy po wzmocnieniu pradowym przekazywane sa z ukladu wyjsciowego mocy 6a do odpowiednich 4 uzwojen silnika skokowego 7a, powodujac jego ruch skokowy. Tak wiec kazdy pojedynczy impuls z generatora impulsów prostokatnych 15 po przejsciu przez opisane uklady wywola jeden skok silnika skokowego. Silnik skokowy 7a przekazuje skoki swej osi poprzez odpowiednia przekladnie mechaniczna 8a na os goniometru 12 powodujac odchylenie goniometru 12 w plaszczyznie X o kat równy 0,001 stopnia katowego.

Wraz z przekazywaniem impulsu z wyjscia ukladu sterujacego 3a do ukladu wejsciowego komutatora 4a, tenze impuls podawany jest równiez na wejscie ukladu odczytu cyfrowego lOa. Ten uklad zlozony jest z prze¬ licznika rewersyjnego, dekoderów dwójkowo — dziesietnych i zespolu lamp cyfrowych. Podawane zatem impulsy na wejscie przelicznika sa tam zliczane i przekazywane poprzez dekodery (po zdekodowaniu) do lamp cyfrowych.

Poniewaz liczba impulsów zliczanych w przeliczniku jest scislym odpowiednikiem liczby skoków jednostko¬ wych wykonanych przez silnik skokowy 7a, wiec liczba wskazywana przez zespól lamp cyfrowych bedzie okreslala przesuniecie katowe naswietlanej próbki w tysiecznych stopnia katowego. Np. liczba 876 bedzie ozna¬ czala, ze naswietlana próbka 13 przesunieta zostala w plaszczyznie X w stosunku do polozenia zerowego o 0,876° (stopnia katowego).

Wyjscia z dekad rewersyjnych ukladu odczytu cyfrowego lOa polaczone sa do wejsc dwóch ukladów koincydencyjnych, a wyjscia tych ostatnich do przerzutnika z dwoma ukladami sygnalizacji optycznej. Te ukla¬ dy stanowia tzw. uklad sygnalizacji polozenia goniometru Ha w odniesieniu do pozycji zerowej w plaszczyznie X. Uklad lla sygnalizuje odpowiednimi punktami swietlnymi czy naswietlana próbka 13 odchylona zostala wprawo czy lewo w odniesieniu do punktu zerowego, zas uklad odczytu cyfrowego lOa wykazuje o jaki kat zostala próbka 13 odchylona w stosunku do punktu zerowego w plaszczyznie X.

Odchylanie próbki 13 za posrednictwem silnika skokowego 7a, przekladni 8a i goniometru 12 w plasz¬ czyznie X dokonywane jest w sposób programowy. Do tego celu sluzy jklad programowania la, umozliwiajacy zaprogramowanie odchylenia próbki 13 ze skokiem 0,001° w granicach od 0,001 do 1° na jeden cykl pracy.

Umozliwiaja to trzy 10 segmentowe przelaczniki klawiszowe. Uklad programujacy la wspólpracuje z ukladem koincydencyjnym 2a. Uklad la zbudowany jest z 3-dekadowego przelicznika zliczajacego impulsy dostarczane z generatora 15. Kazda z dekad ukladu la polaczonajest z dekoderem logicznym (dwójkowo-dziesietnym) a kaz-104678 3 dy dekoder z 10 segmentowym przelacznikiem. Wyjscia trzech przelaczników 10-segmentowych polaczone sa z wejsciami ukladu potrójnej koincydencji 2a. Wybór odpowiedniego odchylenia katowego naswietlanej próbki dokonywany jest przy pomocy wymienionych przelaczników.

Kiedy przelicznik ukladu la osiagnie zaprogramowana liczbe, wówczas z ukladu la do ukladu koincyden¬ cyjnego 2a dostarczone zostana jednoczesnie 3 impulsy wywolujac koincydencje i pojawienie sie na wyjsciu ukladu 2a impulsu. Ten impuls przekazany do przerzutnika bramkujacego w ukladzie sterujacym 3a spowoduje zablokowanie wejscia w ukladzie 3a oraz la dla impulsów dostarczanych z generatora 15. Tym samym wstrzyma¬ ny zostanie ruch silnika skokowego 7a oraz proces pomiaru kata odchylenia przez uklad lOa. Kolejne nacisniecie klawisza mikrolacznika K2a spowoduje uruchomienie nastepnego cyklu pracy opisanego wyzej.

Cykl pracy moze byc w dowolnym momencie przerwany jezeli nacisniety zostanie klawisz mikrolacznika K3a.

Drobna korekte przesuniecia naswietlanej próbki ze skokiemjednostkowym 0,001 stopnia katowego moz¬ na przeprowadzic za posrednictwem uniwibratora 17 wyzwalanego przez nacisniecie klawisza K4. Wygenerowany za kazdym nacisnieciem klawisza impuls z ukladu 17 i przekazany poprzez przelacznik Pi do punktu A (odchy¬ lanie w plaszczyznie X) spowoduje skok silnika 7a i zarejestrowanie tego skolu w ukladzie lOa.

W identyczny sposób pracuje drugi tor urzadzenia, odchylajacy próbke 13 w plaszczyznie Y, którego poszczególne uklady oznaczone zostaly indeksem „b". Start tego toru odbywa sie poprzez nacisniecie klawisza mikrolacznika K2b- Kazdy z torów „a" (w plaszczyznie X) i „b" (w plaszczyznie Y) pracuje oddzielnie i wedlug wlasnego programu. Naswietlana próbka moze byc jednak odchylana w obu plaszczyznach X i Yjednoczesnie, przy czym w kazdej plaszczyznie próbka moze byc odchylana wedlug innego programu. Do ustalania niezaleznych dla kazdej plaszczyzny odchylania programów sluza uklady programujace la oraz Ib. Do jednoczesnego zas startu obu torów „a" i „b" sluzy uklad „START-STOP" 16, zbudowany w formie uniwibratora uruchamianego przez naciskanie klawisza mikrolacznika Kia»Wytworzony w ukladzie 16 impuls zmieniajednoczesnie stan przerzutni- ków bramkujacych w ukladach sterujacych 3a i3b, powodujac odblokowanie wejsc ukladów 3a i la oraz 3b i Ib. Dalszy tok pracy przebiega w obu torach w sposób identyczny do opisanego wyzej dla toru „a".

Naciskajac klawisz mikrolacznika Kib mozna w dowolnym momencie wstrzymac proces odchylania na¬ swietlanej próbki w obu plaszczyznach. Mozna równiez wstrzymac proces odchylania próbki w dowolnej pla¬ szczyznie przez nacisniecie klawisza mikrolacznika K3a lub K3b. n 36 3n 4b .i, 1b In Ab in Prac. Poligraf. UP PRL nakrad 120 + 18 Cena 45 zl

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Uklad cyfrowego sterowania i kontroli ruchem zwlaszcza goniometru z zastosowaniem silnika krokowego, znamienny tym, ze tor sterowania i kontroli w danym kierunku stanowi uklad, w którym wyjscie progra¬ matora (la) jest polaczone poprzez uklad koincydencyjny (2a) z wejsciem ukladu sterujacego (3a) natomiast wyjscie bramkujace tego ukladu sterujacego (3a) jest polaczone z wejsciem bramkujacym programatora (la) a wyjscie ukladu sterujacego (3a) jest polaczone z wejsciem ukladu zmiany kierunku odchylania (9a) oraz z wejsciem komutatora wejsciowego (4a) przy czym wyjscie ukladu zmiany kierunku odchylania (9a) jest pola¬ czone poprzez uklad odczytu cyfrowego (lOa) z ukladem sygnalizacji polozenia (1 la), natomiast wyjscie komu¬ tatora wejsciowego jest polaczone poprzez komutator wyjsciowy (5a) z ukladem wyjsciowym mocy (6a) pola¬ czonym z uzwojeniami silnika (7a), przy czym wyjscie generatora impulsów taktowych (15) polaczone jest z wejsciami programatorów (la, Ib ... In) oraz z wejsciami taktujacymi ukladów sterujacych (3a, 3b ... 3n) po¬ szczególnego toru sterowania i kontroli natomiast wyjscie ukladu „start — stop" (16) jest polaczone z wejsciem bramkujacym ukladów sterujacych (3a, 3b ... 3n), a wyjscie ukladu wyzwalania skoku jednostkowego (17) jest dolaczone poprzez przelacznik wyboru toru (Pi) do wyjsc ukladów sterujacych (3a, 3b ... 3n) w poszczególnym torze sterowania i kontroli.104 678 TT**