Claims (2)
версивный счетчик 11, соответствующий начальному положению кинематической цепи исполнительного механизма 10. При отсутствии программы позиционировани на входе устройства на выходе всех блоков присутствует нулева информаци . Отработка программы начинаетс с ввода программы перемещени в заданную координату бд с заданной скоростью от программо-носител 2 в блок ввода 1. Преобразователь код-частота 4 преобразует входной код, поступающий от блока ввода 1, в заданную частоту импуль- сов. Первый же импульс устанавливает триггер 5 в единичное состо ние. Поскольку на второй вход блока выделени разностного сигнала 3 поступает 0 Устройство работает следующимсбразом . Предварительно с заданной дискретностью снимают передаточную характеристику кинематической цепи исполнительного механизма 10 и аагового двигател 9. Погрешность 8Cf кинематических звеньев исполнительного механизма 10 в виде набора дискретных значений, а также погрешность uo( отработки шага двигател 9 записывают в запоминающее устройство 13 с учетом знака погрешности. Далее программируют запоминающее устройст14 , куда занос т величину номиво нального значени щага дискретного . J перемещени б„ При наличии о ъе. энергозависимой пам ти состо ни реверсивного счетчика 11 операцию вывода исполнительного механизма 10 в исходное состо ние производ т вначале при наладке устройства и в дальнейшем датчик нулевого положени 12 в работе не участвуют. В исходное состо ние , при котором срабатывает датчик нулевого положени 12, устройство может быть выведено либо вручную, либо автоматически. В последнем случае сигнал сброс (на фиг. 1 не показан ), также как и сигнал старт и др, определ ет направление перемещени исполнительного механизма 10 независимо от значени сигнала на выходе блока вьщелени разностного сигнала 3 до тех пор, пока не срабатывает датчик нулевого положени 12. В исходной положении от датчика нулевого положени 12 поступает сигнал установки нулевой информации в ренулева информаци от блока коррекции положени 15, то на его первом выходе формируетс сигнал направлени перемещени , определ емого входной информацией на первом входе, а на втором выходе по вл етс сигнал разрешени работы блоки электрического дроблени шага 6. Единичньпа сиг нал с триггера 5 поступает в блок электрического дроблени шага 6, где формируетс перва ступень тока пита ни фаз шагового двигател 9, усилен на усилителем мощности 7. Шаговый двигатель 9 отрабатывает единичное перемещение, после чего на его обмот ках (фазах) наводитс ЭДС вращени Ejp котора после обработки в блоке выделени и преобразовани ЭДС враще ни 8 вьщел етс на его выходе в вид импульсного сигнала. Работа блока вьщелени и преобразовани ЭДС вращени происходит следующим образом. Усилители 23, 24, 25 26 имеют коэффициент усилени , равны коэффициенту усилени усилителей 19 J 20, 21, 22. Выходы тех и других усилителей подключены на входы дифферен циальных усилителей 27, 28, 29, 30, На выходе последних вьщел етс усиленный разностный сигнал, представл ющий собой колебательный процесс, присутствующий на обмотках шагового двигател . Составл ющими этого сигна ла вл ютс высокочастотный сигнал самоиндукции и взаимоиндукции, возни кающий при переключени х обмоток (фаз) двигател , ЭДС вращени - за- тухающий низкочастотньй сигнал, декремент затухани которого зависит от параметров двигател и нагрузки. Паразитные сигналы самоиндукции и взаимоиндукции, а также колебани комбинационных частот подавл ютс далее фильтром низких частот 31i 32, 33, ЗА, т.е. реализуетс частотна селекци сигналов. Така селекци возможна ввиду того, что период колебаний ЭДС вращени не зависит от периода входной частоты : т.е. частоты формировани ступеней тока при электрическом дроблении шага, а определ етс параметрами двигател и нагрузки. На выходе фильтров нижних частот 31, 32, 33, 34 по вл ютс сиг налы ЭДС вращени , один из которых имеет большую амплитуду по абсолют ной величине, ч чем другие, что св за но с направлением коммутации обмоток ( фаз) шагового двигател и положением его ротора относительно- фаз статора . Узел выделени минимального сигнала 35.выдел ет один основной сигнал, вл ющийс реакцией на перемещение ротора. Далее этот сигнал формируетс с помощью компаратора 36, порог срабатывани которого задает источник опорного напр жени 37. Поскольку декремент затухани , ЭДС вращени возрастает с увеличением нагрузки, то порог срабатывани компаратора 36 выбираетс в зависимости от допустимого диапазона колебаний нагрузки шагового двигател 9 при работе исполнительного механизма 10, следовательно, предлагаема реализаци блока вьщелени .и преобразовани ЭДС вращени позвол ет работать без искажени исходного сигнала, поступающего с обмотки (фазы) шагового двигател , что повьшает достоверность получени сигнала обратной св зи. Кроме того, получение этого сигнала с учетом нагрузки шагового двигател позвол ет исключить аварийные ситуации , св занные с перегрузками шагового двигател при работе исполни-тельного механизма 10. Сформированный сигнал ЭДС вращении в блоке 8 поступает на второй установочный вход триггера 5 и устанавливай ет его в исходное состо ние, заверша формирование тактирующего импульса. Параллельно импульс с блока выделени и преобразовани ЭДС вращени 8 поступает на счетный вход реверсивного счетчика 11. Последний накапливает информацию о шагах перемещени . С выхода его снимаетс код числа Ng, т.е. числа шагов в направлении заданной координаты. Этхзт код поступает на вход адреса запоминающего устройства 13, определ значение величины коррекции на данном шаге перемещени , а также на второй вход церемножител 17 блока коррекции положени 15, который производит вычислени . Значение погрешности ± J , выбранное из запоминающего устройства 13 по адресу, полученному из счетчика 11, поступает на вход сумматора 16. Код числа на выходе сумматора 16 равен величине -0о«в Укв- , Значение функции т выводитс на выход 18 и вл етс истинным, откорректированным с учетом погрешностей кинематических цепей текущим значени ем координаты перемещени при позиционировании . Эта величина функции Y поступает на блок вьщелени разностного сигнала 3, где производитс оценка разницы Z 6 Nq-Y заданного программой значени координаты б и текущего значени Y . Знак Z определ ет направление счета реверсивного счетчика 11. Отработка программы позиционировани завершаетс при , что свидетельствует о достижении требуемой позиции (координаты перемещени При этом с второго выхода блока выделени разностного сигнала 3 на бло ;электрического дроблени шага 6 поступает сигнал Стоп, запреща даль нейшую работу привода. Конкретна реализаци устройства может быть осуществлена, например, следующим образом. Блок ввода 1 - больша интегральна схема (БИС) К580ИК55 - программируемый параллельный интерфейс. Программоноситель 2 - накопитель на магнитном диске (НМД) или пере ,программируемое посто нное запоминаю щее устройство. Блок выделени разностного сигнала 3 выполн ет функцшо цифрового ком паратора и реализуетс на микросхемах типа 56АНП2, при этом первый выход блока 3 вл етс выходом , а второй выход -выходом компаратора . Преобразователь код-частота 4 ре лизуетс при соединении генератора импульсов и счетчика типа 564ИЕ15 или КР580ВИ53. Блок электрического дроблени йа га 6 реализуетс известным образом с(1). В этом случае первый выход блока выделени разностного сигнала 3 подключают на вход у установки направлени блока электрическсгго дроблени шага 6, второй выход - на вход сброса у , а выход триггера 5 на информационный вход Т1, а выхода блока 6 вл ютс выходы элементов И Реверсивный счетчик 11 (микросхе мы), например, типа 564ИЕ11. Запоминающие устройства 13 и 14 например, микросхемы типа К573РФ1. В качестве перемножител 17 цифр вых сигналов могут быть использован микросхемы 564ИПЗ, а в качестве су матора 16 - 564lIMl , Датчик, нулевого положени представл ет собой простейшее устройство, например, оптопара и сектор с прорезью , котор ое служит дл установки начального положени редуктора исполнительного механизма 10, с которого начинаетс его тарировка и контроль при возврате в исходное положение после отработки заданной программы. Устройство позвол ет с :высокой точностью, котора определ етс точностью измерени погрешностей . и Aoi и объемом пам ти запоминающего устройства, в которое записаны эти погрешности, производить позиционирование исполнительного механизма. Введение электрического дроблени шага позвол ет уменьшить число передаточных звеньев кинематической цепи исполнительного механизма и увеличить точность и воспроизводимость позиционировани при одинаковом объеме пам ти запоминающего устройства. Уменьшение числа передаточных звеньев кинематической цепи повышает быстродействие устройства, что соответствует поставленной цели изобретени . Кроме того, за счет введени блока 6 электрического дроблени шага значительно улучшаетс воспроизводимость перемещени , а введение блока выделе- ни и преобразовани ЭДС вращени 8 и триггера 5 позвол ет образовать локально-замкнутый шаговьй электропривод повышенной устойчивости при колебани х входных задающих частот и нагрузки. Блок выделени и преобразовани ЭДС вращени обеспечивает надежность получени информации обратной св зи и исключить аварийные ситуации, св занные с перегрузками шагового двигател при работе исполнительного механизма. Устройство снйлсает затраты на его изготовление за счет упрощени устройства, а также повышает производительность оборудовани , в котором оно примен етс за счет повышени быстродействи устройства . Формула изобретени 1. Устройство дл программного управлени позиционированием, содержащее программоноситель, подключенный к входу блока ввода, один выход которого соединен с входом преобразовател код-частота, другой выход - с 9 первым входом блока выделени разностного сигнала, к второму входу кото рого подключен выход блока коррекции положени , соединенного первым и вто рым входами с первым и вторым запоми нающими устройствами, усилитель мощности , подключенный к фазам шагового двигател , вал которого соединен с исполнительным механизмом, отличающеес тем, что, с целью упрощени устройства и повышени его быстродействи , в него дополнительно введены блок электрического дроблени шага, триггер, блок вьщелени и преобразовани ЭДС вращени , реверсивный счетчик и датчик нулевого положени , при этом блок электрического дроблени шага подключен первым и вторым входами к первому и второму выходам блока выделени разностного сигнала, а выходами - к входам усили тел мощности, первый установочный вход триггера соединен с выходом преобразовател код-частота, а выход - с третьим входом блока электри ческого дроблени шага, первые входы блока выделени и преобразовани ЭДС вращени подключены к входам уси лител мощности, а входы - к фазам щагового двигател , вход направлени реверсивного счетчика соединен с первым выходом блока выделени разностного сигнала, а счетный вход - с вторым установочным входомA versatile counter 11 corresponding to the initial position of the kinematic chain of the actuator 10. In the absence of a positioning program, zero information is present at the output of the device at the output of all blocks. Program testing starts with inputting a motion program to a given coordinate bd at a given speed from software carrier 2 into input block 1. Code-frequency converter 4 converts the input code from input block 1 to a given pulse frequency. The first impulse sets the trigger 5 to one. Since the second input of the difference signal selection block 3 is fed 0, the device operates as follows. With a predetermined discreteness, the transfer characteristic of the kinematic chain of the actuator 10 and the aag engine 9 is removed. The 8Cf error of the kinematic links of the actuator 10 as a set of discrete values, as well as the error uo (testing the step of the engine 9 is recorded in the memory 13, taking into account the sign of the error. Next program the memory device 14, where the value of the nominal discrete value of the discrete schag is entered. J. Movement b If available, a volatile memory state of the reversible counter 11, the operation of bringing the actuator 10 back to its initial state is performed first when setting up the device and subsequently the zero position sensor 12 is not involved in the operation.The initial state, at which the zero position sensor 12 is triggered, the device can be output or manually or automatically. In the latter case, the reset signal (not shown in Fig. 1), as well as the start signal, etc., determines the direction of movement of the actuator 10, regardless of the value of the output signal block 3, the differential signal 3 until the zero position sensor 12 is triggered. In the initial position from the zero position sensor 12, the zero information signal is sent to the null information from the position correction block 15, then the first direction output signal is generated input information at the first input, and at the second output, the work enable signal appears for the electric crushing units of step 6. A single signal from the trigger 5 enters the electric crushing unit Step 6, where the first phase feed current phase of the stepper motor 9 is formed, is amplified by the power amplifier 7. The stepper motor 9 performs a single movement, after which the emf of rotation and ejp is induced on its windings (phases) rotation 8 is made at its output in the form of a pulse signal. The operation of the block of conversion and conversion of the emf of rotation is as follows. Amplifiers 23, 24, 25 26 have a gain factor equal to the gain of amplifiers 19 J 20, 21, 22. The outputs of those and other amplifiers are connected to the inputs of differential amplifiers 27, 28, 29, 30. At the output of the last amplified difference signal , is an oscillatory process present on the windings of a stepper motor. The components of this signal are the high-frequency signal of self-induction and mutual induction arising from the switching of the motor windings (phases), the emf of rotation is a damped low-frequency signal, the damping factor of which depends on the parameters of the engine and the load. The parasitic signals of self-induction and mutual induction, as well as oscillations of the combination frequencies, are further suppressed by the low-pass filter 31i 32, 33, 3A, i.e. frequency selection of signals is realized. This selection is possible due to the fact that the period of oscillation of the emf of rotation does not depend on the period of the input frequency: i.e. frequency of formation of current steps during electrical crushing step, and is determined by the parameters of the engine and load. At the output of low-pass filters 31, 32, 33, 34, the EMF of rotation appears, one of which has a greater amplitude in absolute value than the others, which is connected with the switching direction of the windings (phases) of the stepping motor and the position its rotor is relative to the stator phase. The minimum signal extraction node 35. selects one main signal, which is a response to the movement of the rotor. This signal is then generated using a comparator 36, the response threshold of which sets the source of the reference voltage 37. As the damping factor decreases, the rotational emf increases with increasing load, the response threshold of the comparator 36 is selected depending on the allowable range of oscillation of the load of the stepper motor 9 when the actuator operates 10, therefore, the proposed implementation of the block of EMF rotation and conversion allows working without distorting the original signal coming from the winding (phase) w traction motor that povshaet accuracy producing the feedback signal. In addition, the receipt of this signal, taking into account the load of the stepper motor, eliminates emergency situations associated with overloading of the stepper motor during operation of the actuator 10. The generated EMF rotation signal in block 8 goes to the second installation input of the trigger 5 and sets it to initial state, completing the formation of a clock pulse. In parallel, the pulse from the extraction and conversion unit EMF of rotation 8 is fed to the counting input of the reversible counter 11. The latter accumulates information about the steps of the movement. From its output, the code of the number Ng is removed, i.e. the number of steps in the direction of the given coordinate. This code arrives at the input of the address of the storage device 13, determines the value of the correction value at this moving step, as well as the second input of the multiplier 17 of the position correction block 15, which performs the calculations. The error value ± J, selected from the storage device 13 at the address obtained from counter 11, is fed to the input of the adder 16. The code of the number at the output of the adder 16 is equal to the value -0o "in Vqf-. The value of the function t is outputted at output 18 and is true , corrected for kinematic chains by the current value of the displacement coordinate during positioning. This value of the function Y is fed to the block in the differential signal 3, where the difference Z 6 Nq-Y is determined by the programmed value of the coordinate b and the current value of Y. The sign Z determines the counting direction of the reversible counter 11. The testing of the positioning program is completed when, indicating that the desired position has been reached (movement coordinates. At the same time, the Stop signal is received from the second output of the block for selecting the difference signal 3 on the block; Drive. A specific implementation of the device can be carried out, for example, as follows: Input unit 1 - a large integrated circuit (LSI) K580IK55 - programmable parallel interface. The recorder 2 is a magnetic disk drive (HDD) or a re-programmable Permanent Storage Device. The differential signal extraction unit 3 performs the digital comparator function and is implemented on 56ANP2 type chips, the first output of block 3 is the output, and the second the output is a comparator output. The code-frequency converter 4 is implemented by connecting a pulse generator and a counter of type 564IE15 or KR580VI53. The electric crushing unit, hea 6, is realized in a known manner with (1). In this case, the first output of the differential signal separation unit 3 is connected to the input at the installation of the direction of the electric crushing unit of step 6, the second output to the reset input y, and the output of the trigger 5 to the information input T1, and the output of block 6 are the outputs of the elements AND Reverse counter 11 (microcircuits), for example, type 564IE11. Storage devices 13 and 14, for example, chip type K573RF1. As a multiplier of 17 digital signals, 564IPP chips can be used, and as a cooler 16 - 564lIMl, the Zero Position Sensor is the simplest device, for example, an optocoupler and a slit sector that serves to set the initial position of the actuator gearbox 10, from which its calibration and control begins when it returns to its original position after a given program has been processed. The device allows with: high accuracy, which is determined by the accuracy of measurement of errors. and the Aoi and the memory capacity of the memory device in which these errors are recorded, position the actuator. The introduction of electrical crushing of pitch allows reducing the number of transmission units of the kinematic chain of the actuator and increasing the accuracy and reproducibility of positioning with the same memory capacity of the storage device. Reducing the number of gear units of the kinematic chain improves the speed of the device, which corresponds to the stated purpose of the invention. In addition, by introducing an electric grinding unit 6, the reproducibility of movement is greatly improved, and the introduction of the separation and conversion unit EMF of rotation 8 and trigger 5 makes it possible to form a locally-closed step electric drive of increased stability with fluctuations of input driving frequencies and loads. The spin-emf extraction and conversion unit ensures reliable reception of feedback information and excludes emergencies associated with stepper motor overloads when the actuator is in operation. The device reduces the cost of its manufacture by simplifying the device, and also improves the performance of the equipment in which it is used by increasing the speed of the device. Claim 1. Device for software control of positioning, containing a program carrier connected to the input of the input unit, one output of which is connected to the input of the code-frequency converter, another output - to the 9th first input of the differential difference selection unit, to the second input of which is connected the output of the unit correction of the position connected by the first and second inputs to the first and second memory devices, a power amplifier connected to the phases of a stepper motor, the shaft of which is connected to the actuator In order to simplify the device and increase its speed, it additionally includes an electrical crushing unit, a trigger, a detecting and converting unit for the emf of rotation, a reversible counter and a zero position sensor, with the electrical crusher unit being connected first and the second inputs to the first and second outputs of the differential signal allocation unit, and the outputs to the amplifiers of the power bodies, the first setup input of the trigger is connected to the output of the code-frequency converter, and the output to t The input of the electric crushing unit of the pitch, the first inputs of the selection and conversion unit EMF of rotation are connected to the inputs of the power amplifier, and the inputs to the phases of the shchagovy engine, the input of the direction of the reversible counter is connected to the first output of the differential difference selection unit, and the counting input is with the second setup entry
) 60К) триггера и с выходом блока выделени и преобразовани ЭДС вращени , выход датчика нулевого положени подключен к установочному входу реверсивного счетчика, соединенного выходом с адресным входом первого запоминающего устройства и с третьим входом блока коррекции положени . ) 60K) of the trigger and with the output of the allocation and conversion unit EMF of rotation, the output of the zero position sensor is connected to the installation input of a reversible counter connected to the output input of the first memory device and the third input of the position correction unit.
2. Устройство по п. 1, о т л ичающеес тем, что блок выделени и преобразовани ЭДС вращени содержит усилители, коэффициент усилени которых равен коэффициенту усилени файных усилителей мощности, дифференциальные, усилители, фильтры нижних частот, узел выделени минимального сигнала,компаратор и нсточ- ник опорного налр жени ,причем входы усилителей вл ютс первыми входами блока, неинвертирующие входы Дифференциальных усилителей вл ютс вторыми входами блока, инвертирующие входы дифференциальных усилителей соединены с выходами соответствую1щ х усилителей, а выходы - через соответствующие фильтры нижних частот с входами узла вьщелени минимального сигнала, выход которого подключен к первому входу компаратора, с вторым входом которого соединен источник опорного напр жени , при этом выход компаратора вл етс выходом блока выделени и преобразовани ЭДС вращени ,2. The device according to claim 1, wherein the emulsion spin-conversion and conversion unit comprises amplifiers whose gain is equal to the gain of the file-based power amplifiers, differential amplifiers, low-pass filters, the minimum signal extraction node, comparator, and a source - The reference is nickname, and the inputs of the amplifiers are the first inputs of the block, the non-inverting inputs of the Differential amplifiers are the second inputs of the block, the inverting inputs of the differential amplifiers are connected to the outputs The corresponding amplifiers, and the outputs through the corresponding low-pass filters with the inputs of the minimum signal output, the output of which is connected to the first input of the comparator, with the second input of which the reference voltage source is connected, while the output of the comparator is the output of the selection and conversion unit EMF of rotation ,
Фиг.22