Шаговый электропривод

Союз Советских Социалистические Республик(51) М 11/01 с присоединением заявк ретеинвЯ кеттитСССРеяен зебретееЯи вткрыткЯ,Рагуда 3) Приорите публиковано 1 . 06. 82 . Бюллетень 62.-50088.8)(72) Авторы изобретения Н. Бобров и М. И. Шишко ециальное конструкторское бю приборостроения АН ССС олопическо 1) Заявител 64 ВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВ вных целому ц ещени гов. 3Изобретение относится к приборо строению и автоматике и может быть использовано для получения точных микроперемещений в приводах с повышенными требованиями по точности при наличии значительных по уровню магнитных помех, например, в электронных мик" роскопах.Известен шаговый электропривод, содержащий электрострикционный шаговый двигатель, движущий элемент кото. рого снабжен измерителем приращения длинЫ и стопорными устройствами, и источником питания 13.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является шаговый электропривод, содержащий генератор прямоугольных импульсов, интегра тор, первый вход которого соединен с первым входом исполнительного механизма, и последовательно соединенные задатчик, триггер и первый ключ 2.Однако иэ,".,естный привод обладает невысокой точностью при отработке пеЦель изобретения - повышение точности электропривода,Поставленная цель достигается тем,что в электроприводе установлены последовательно соединенные одновибратор, элемент ЗИ и второй ключ, второйвход которого соединен с выходом первого ключа и вторым входом исполни"тельного механизма, а выход - со входом задатчика перемещения, второй входтриггера соединен со входом одновибратора, а выход триггера соединен совторым входом элемента ЗИ, третий входкоторого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, а выходсо входом интегратора, второй выходкоторого соединен со вторым входомпервого ключа, причем интегратор выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя кода с избыточными разрядами и преобраэоватепя3 93587 код-напряжения, кроме того, в нем установлен Ълемент 2 ИИЛИ, входы которого соединены с соответствующими выходами интегратора а выход - с третьим входом второго ключа.1На чертеже представлена блок-схема устройства.блок-схема содержит генератор прямоугольных импульсов 1, одновибратор 2, триггер 3, элемент ЗИ ч, преобразователь кода 5, преобразователь код"напряжения 6, пьезоэлемент 7, стопорные устройства 8, задатчик 9, первый и второй ключи 10 и 11, элемент 2 ИИЛИ 12, интегратор 3 э ис волнительный механизм 14, клемма усТановки исходного состояния 15, клеьПуск 16, 0 О выходы раэрядов преобразователя кода 5.20Предлагаемый электропривод работает следующим образом, Для установки электропривода в исходное состояние на клемму 15 подается импульс напряжения, при этом на выходе триг"гера 3 устанавливается потенциал логического нуля, на выходах всех разрядов Ц 0 преобразователя кода 5, а также во всех разрядах счетчика. в задатчике перемещения 9 устанавливаются логические нули. В электроприводе в качестве задатчикв 9 применяется цифровой задатчик перемещения, соотоящий из счетчика импульсов, набора переключателей, связанных с его выходами, и блока совпадения.ЗЗПри подаче импульса "Пуск" на клемму 16 на выходе триггера 3, входеэлемента ЗИ 4 и управляющем входе ключа 10 устанавливается логическая1 Оединица. Ключ 10, в свою очередьвключает одно из стопорных устройств 8 исполнительного механизма 14. Сигнал"Пуск" с клеммы 16 подается также ина вход одновибратора 2, ори этом на время выдержки одновибратора 2 за"4прещается прохождение импульсов с выхода генератора 1 через элемент ЗИ 1на вход преобразователякода 5 в интеграторе 13. Время выдержки одновибратора 2 выбирается несколько большим, чем время срабатывания стопорных устройств 8 в исполнительном ме-.;ханизме 1 М, что обеспечивает сохране.ние величины первого шага.По окончании времени выдержкиодновибратора 2 на двух входах элемента 3 и э устанавливаются логические единицы, на его третий вход по 2 4ступают импульсы от генератора 1, которые с выхода элемента ЗИ ч поступают на входы преобразователя кода 5 и цифрового задатчика 9, Распределитель кода Джонсона 5 при этом интегрирует входные импульсы в коде Джонсона. С выходов разрядов преобразователя кода 5 сигналы поступают на входы преобразователя код-напряжения 6, который преобразует комбинацию упомянутого кода в напряжение, управляющее пьезоэлементом 7, и исполнительного механизма 14.Простейший вариант преобразователя кода Джонсона в напряжение может быть выполнен по принципу суммирования элементарных напряжений. Например, в виде цепочки последовательно включенных источников напряжения, ."ашунтированных ключами, управляющие входы которых подключены к выходам распределителя кода ДжонсонаПри фтон, задавая различная значвния ЭдЭ Ъ элементарных источниках, легко скомпенсировать нелинейность типа гистереэиса пьезоэлемента 7. С интеграторами других типов эта операция затруднена отсутствием симметрии либо кода, либо характеристики интегратора при реверсе движения.Для питания движущего пьезоэлемента, как правило, требуются высокое 1,несколько сотен Вольт ) напряжение, которое с преобразователями код-напря жение, построенными по принципу суммирования токов, получить невозможно без высококачественных усилителей по" стоянного тока, С точки зрения стабильности выходного напряжения, суммирование ЭДС источников с фиксированными промежуточными уровнями предпочтительнее усилителей постоянного тока. Поэтому выбранный тип интегратора оптимален в рассматриваемом пьезоприводе. Предлагаемый электропривод позволяет автоматически останавливать исполнительный механизм на любом интервале в пределах шага,Точность выхода на заданную позицию при этом определяется количеством-,разрядов распределителя кода Джон. сона 5, Ключ 10 управляющий стопорными устройствами 8, соединен с выходом разряда й преобразователя кода 5, поэтому переключение одного из стопорных устройств происходит при изменении состояния выхода разряда 8.72 Формула изобретения 5 9358Наличие избыточных разрядов в пре-, образователе кода 5 позволяет повысить предельную частоту элементарных подвижек, которая. обычно ограничивается временем срабатывания стопорных устройств 8 исполнительного механизма 14, Для обеспечения синхронной работы ключа 11, установленного на входе цифрового задатчика перемещения 9 и движущего пьезоэлемента 7, к уп равляющему входу. этого ключа подключен выход элемента 2 ИИЛИ 12, входы которого присоединены к выходам раз. рядов 0, 0 и 5, распределителей кода Джонсона 5 соответственно. При 1 этом счетчик в цифровом.задатчике перемецения 9 работает только при рабочем ходе исполнительного механиз ма 14. Для изменения направления движения электропривода необходимо пере о ключить вход ключа 10 на инвертированный выход .разряда О. распределителя кода Джонсона 5 и реверсировать счетчик в цифровом задатчике перемещения 9. Остановка исполнительного 2 з механизма 14 происходит автоматически при достижении набранного в цифровом задатчике перемещения 9 числа импульсов т.е. величина перемещения при известной величине единичной по- зо движки ). При этом на выходе цифрового вадатчика перемещения 9 появляется импульс напряжения, который переводит триггер 3 в состояние, при котором на его выходе появляется логический нуль, что запрещает прохождение импульсов напряжения с генератора 1 на уход распределителя кода Джонсона 5. Одновременно запирается ключ 10, управляющий стопорными устройствами 8 и фиксируется напряжение на движущем пьезоэлементе 7. Это состояние сохраняется до тех пор, пока .не будет задана новая величина перемещения и подан импульс напряжения "Пуск" на клемму 16 на входе электропривода или не будет произведена установка исходного состояния путем подачи импульса на клемму 15. Таким образом, обеспечивается автоматическая отработка перемещений не равных целому числу шагов. Под шагом здесь подразумевает. ся путь, пройденный исполнительным механизмом за время полного цикла в стопорных устройствах 8. Точность от 55 работки заданного перемещения в предлагаемом электроприводе определяется количеством рабочих разрядов преобразователя кода Джон 6и может быть задана засона 5ранее.При наличии избыточных разрядов в распределителе кода Джонсона 5 переходный процесс в стопорных устройствах 8 накладывается на паузу, возникающую при срабатывании данных разрядов. Напряжение на выходе преобразователя код-напряжение 6 в упомянутых паузах остается неизменным, по-. скольку выходы избыточных разрядов не заведены в преобразователь код-напряжение 6, однако на их срабатывание тратится несколько тактов, за счетчего и возникает пауза. Величина паузы должна превышать длительность переходного процесса в стопорном уст"ройстве. Таким образом удается нейтрализовать влияние электромеханической постоянной стопорных устройств 8на предельную частоту элементарныхподвижек и повысить за счет этоготочность электропривода. 1. Иаговый электропривод, содержащий генератор прямоугольных импульсов, интегратор, первый выход которого соединен с первым входом исполнительного механизма, и последовательно соединенные задатчик перемещения,триггер и первый ключ, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности электропривода, в немустановлены последовательно соединенные одновибратор, элемент ЗИ и второйключ, второй вход которого соединен,с выходом первого ключа. и вторым вхо.дом исполнительного механизма, а выход - с входом задатчика перемещения,второй вход триггера соединен с входом одновибратора, а выход триггерасоединен с вторым входом элемента ЗИ,третий вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, а выход - с входом интегратора,второй выход которого соединен с вторым входом первого ключа,2. Электропривод по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что интеграторвыполнен в виде последовательно соединенных преобразователя кода ипреобразователя код"напряжение.3. Электропривод по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью повышения предельноц частоты элект.ропривода, в нем установлен элементУ 935872 8 2 ИИЛИ, входы которого, соединены с 1, Авторское свидетельство СССР соответствующими выходами интеграто- М 162591, кл. С 05 8 11/М;. 09, 11.62. ра, а выход - с третьим входом второго ключа. 2. Экспресс-информация."ЭлектриИсточники информации, % ческие машины и аппараты", У 3 от принятые во внимание при экспертизе 21 января 1970 г.. Подпи омитета СССРоткрытийкая наб. д. 4/род, ул. Проект тоо В, Бутягао