Устройство для автоматического разгона и торможения

(1 З) А 1 65 В 19 18 отоз совктскихОциАлистических Рес К лмствкннок плткнтнок ство сссР (ГоспАтент сссР) пз) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ к виде ьству(71) Научно-исследовательский- институт автоматизированных средств производства и контроля (72) Коляда В.ВГончарова ВМ.(Я) Авторское свидетельство СССР й 1374182, кп 6 05 В 19/18,.1986.Авторское свидетельство СССР й 1120287, кп 6 05 В 19/18, 1985.. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАЗГОНА И ТОРМОЖЕНИЯ(57) Использование: в автоматике, вычислительной технике и для управления разгоном-торможением исполнительных механизмов. Цель изобретения - .повышение быстродействия и надежности устройства. В устройство, содержащее управляемый генератор импульсов, два элемента ИНЕ, реверсивный счетчик, блок сравнения, блок управления ускорением, введены элемент ИЛИ, первый ЦАП, регистр задания скорости, тахогенератор, причем блок управления ускорением содержит по два элемента И-НЕ и инвертора компаратор. О-триггер, преобразователь уровня напряжений, регистр записи полусуммы и второй ЦАП, Исходя иэ механической прочности, в устройстве получено оптимальное ускорение исполнительного механизма за.счет положительной обратной связи с тахогенератора и связей между элементами, В результате чего устройство имеет оптимальное быстродействие,.высокую надежность и долговечность работы 7 ипАЛУ (еход 29 блока 7 сравнения) подаетсякод задания скорости (код Чз,д,), на вход В 45(вход 28 блоке 7 сравнения) код отработки 50 55 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления исполнительными механизмами координатных измерительных машин.Цель изобретения - поеышение быстродействия и надежности устройства.На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг,2 - блок-схема блока сравнения; на фиг,З - функциональная схема управляемого генератора импульсов; на фиг,4 - функциональная схема интегратора; на фиг.5 - функциональная схема компаратора напряжении; на фиг,6 - временные диаграммы работы устройства; на фиг.7 -временные диаграммы на выходе первогоЦАП и на суммирующем входе реверсивного счетчика,Устройство содержит управляемые генератор импульсое 1, состоящий из интегратора 2 и управляемого генератора 3, первый 4 и второй 5 элементы И - НЕ, рееерсивный счетчик импульсов 6, блок 7 сравнения, регистр 8. задания скорости, элемент ИЛИ 9, тахогенератор 10, первый цифроаналоговый преобразователь 11, блок 12 управления ускорением, состоящим иэ компаратора 13 напряжений, О-триггера 14, преобразователя 15 уровня напряжения, третьего 16 и четвертого 17 элементов ИНЕ, первого 18 и второго 19 инверторое, регистра 20 записи полусуммы, второго цифроаналогового преобразователя 21, фиг.1.Блок 7 сравнения (фиг.2) состоит из арифметическо-логического устройства (АЛУ)22,инверторое 23,24,25,элементов И 26, 27, 28, 29 - входы блока сравнения, 30, 31, 32 - выходы, 33 - выход кода полусуммы.Код, сФормированный на входах Я и Мо АЛУ(М - лог.О, Я - ог, 1, 51 - лог.О, 52 - лог,О, Яэ - лог.О), определяет функцию сложения двоичных чисел по входам А и В, На вход А скорости испслнительного механизма (код Чотр.)Если ВА, на выходе Ст+4 формируется единичный потенциал; если АВ - нулевой потенциал,В результате, если АВ, то формируется единичный потенциал на выходе элемента И 26 (выход 30 "Разгон" ), если АВ - на выходе элемента И 27 (выход 31 "Торможение").Если А = В на выходформируется единичный потенциал, а на выходе 32 блока сравнения нулевой потенциал. В момент начала разгона или торможения на выходах 10 1520 25 30 3540 Е 144 ЕЗ АЛУ (выход 33 блока 7 сравнения) формируется полусумма двоичных кодовЧ +Чзад ото2Управляемый. генератор 3 импульсов (фиг.З), может быть выполнен на микросхемах: элемент 34, 35 - У 140 УД 7, элемент 36 - К 561 ПУ 4 преобразователь уровня напряжения с выхода элемента 35 до уровней логики 155 серии на выводе 37. На вход 38 подается постоянное напряжение, задающее начальную частоту Е т управляемого генератора 3.На вход 39 подается. линейно изменяющееся напряжение с выхода интегратора 2.Интегратор 2 может быть выполнен по схеме (фиг.4) на элементе 40, микросхема К 140 УД 7,Входные сравнивающие напряжения подаются на выводы 43, 44 (фиг.5). При подаче разрешающего потенциала на выход45 элемент 42 разблокируется и.выход 46отсоединяется от корпуса. На выходе 46формируется отрицательный импульсный сигнал величиной до -9 В: априблизительно при равенстве потенциалов на входах 43,44 напряжение скачкообразно возрастает до положительного значения +9 В.На входы 47 подается сигнал "Сброс", приводящий устройство в исходное состояние. На вход 48 подается сигнал, когда необходимо провести останов электродвигателя, т,е. происходит сброс регистров 8, 20.Сигнал на вход 49 подается при каждом изменении скорости перемещения исполнительного механизма, записывая новый код Чд в регистр 8. Применив в качестверегистра 8 микросхему К 155 ИЕ 7, можно заносить код Чзэд последовательной посылкой импульсов на его суммирующий вход. Это целесообразно делать для обеспечения как ручного режима задания скорости, так и от ЭВМ.Выходные сигналы 30, 3150 необходимы для подачи их в электронно-вычислительную машину как признаки при позиционировании в заданную коордикату.На вход 51 подается опорное напряжение, обеспечивающее сопряжение напряжений с выходов тахогенератора 10 и цифроаналогового преробразователя 21 и правильной работы компаратора 13 напряжений,Выходное;напряжение до+10 В с выхвда 52 цифроаналогового преобразователя 11 поступает на электронную схему управ-.ления электродвигателем. Код задания скорости (код Чзад подается на входную шину 53 регистра 8).Устройство работает следующим образом.Величина задания скорости в виде двоичного кода Чзад подается на вывод 53 входа регистра 8 задания скорости и записывается в него по сигналу вывод 49 через элемент 17 И - НЕ.С выхода регистра 8 код Чзад подается на вход 29 блока 7 сравнения, где сравнивается с текущим значением кода скорости отработки (код Чо,р.), поступающим на вход 28 с выхода реверсивного счетчика 6.На выходе 33 блока 7 сравнения формируется полусумма кодов Чзад и Чотр, в начальный момент разгона или торможения..Информация полусуммы кодов на выходе АЛУ 22 блока 7,сравнения, начиная с второго разряда (сдвиг кода суммы вправо) выхода 33 записывается в регистр 20 записи полусуммы импул сов на входе 49, фиг,1, а через элемент 17 И - НЕ и инвертор М 8. Сигналом с выхода элемента 17 в регистр 8 записывается код Чд и устанавливается в единичное состояние по Я-входу триггер 14. Выходной высокий потенциал с выхода триггера 14 разблокирует работу компаратора 13 напряжений и он является разрешающим уровнем для элементов И - НЕ, 4, 5, 16.В начальный момент, когда исполни тельный механизм еще не начал движение, а код Чд уже записан в регистр 8, полусумма, записанная в регистр 20 будет равна Код Чзад2д и соответствует величине напря. жения на выходе ЦАП 21 с учетом масштабирования между напряжением на выходе ЦАП 11 и выходе тахогенератора 10. Это напряжение соответствует (фиг.1,6) точке М й равно величине 0,5 Чотр На выходе О-триггера 14 вывод 59 формируются сигналы (фиг.1,е), на выходе 48 компаратора 13 (фиг.1,г) формируется отрицательное импульсное напряжение, позволяющее формировать на выходе интегратора 2 линейно возрастающее напряжение (фиг.1,в). Частота на выходе 37 управляемого генератора 3 импульсов линейно возрастает до величины Гк (фиг,1, и).Так как в начале движения исполнительного механизма код Ч,тр = О, а на входе 29 блока 8 сравнения задан код Чзад (код Чзадкод Чотр.) на выходе Зб блока 7 сравнения формируется сигнал "Разгон", и через элемент 4 на суммирующий вход реверсивного счетчика 6 поступают импульсы, На выходе 52 ЦАП 11 возрастает напряжение Чр.,обеспечивая увеличивающееся ускорениедо точки М (фиг,1,6).Механическая связь тахогенератора сэлектродвигателем позволяет возрастать5 напряжению, подаваемому на вход 44 компаратора и когда оно превысит напряжениена входе 43, компаратор 13 переходит вдругое состояние, формируя на выходе 46положительное напряжение (фиг.1.г). На10 суммирующий вход реверсивного счетчика6 поступает сигнал с линейно уменьшающейся частотой от значения Р, до значенияР, обеспечивающий уменьшающееся ускорение (фиг.1,и).15 По кривой разгона (фиг.1,6) после точкиМ получаем плавное достижение скоростиотработки электродвигателя исполнительного механизма до Чз,д. При записи в регистР 8 кода Чзад 2кода Чэад на выходе 3120 блока 7 сравнения формируется сигнал"Торможение" и на вычитающий вход ревер 4 сивного счетчика 6 поступает сигнал с линейно возрастающей и линейно убывающейчастотой, обеспечивая плавное торможение25 электродвигателя,На фиг.1,6 точка й соответствует полЧзад + Чэад 2усумме кодов д ", точка К - пол 230. усумме кодов 2, точка 1Чзад 2 + Чзадэполусумме кодов "дПри достижении кода Чзад = код Чор. навыходе 32 блока 7 сравнения формируется35 низкий потенциал, опрокидывающий по йвход О-триггер 14,На выходе элемента 16 формируетсясигнал низкого уровня (фиг,1,ж), запрещающий изменений скорости злектропривода40 на это время по импульсам вход 49 (фиг,1,а).Если на фиг.7, а кривая 1 О отражает изменение скорости при максимально возможном ускорении, то при увеличенииинерционности исполнительного механизма и прежнего ускорения увеличиваетсяусилие на исполнительный механизм, чтоможет привести к его поломке, Изменениечастоты на суммирующем входе реверсивного счетчика 6 при максимальном ускоре 50 нии показано на фиг,7,6, кривая 1.Механическая связь электродвигателя итахогенератора позволяет автоматическиизменять величину ускорения в зависимости от инерционного исполнительного механизма.При увеличении инерционности исполнительного механизма (фиг.7,а, кривая 2) частота на суммирующем входе реверсивногосчетчика 6 нарастает и спадает более мед1817583 5 10 15 20 ленно и ускорение имеет меньшую величину, При отсутствии сигнала с тахогенератора скорость исполнительного механизма будет меняться по линейно возрастающему закону (фиг.7,а, кривая 3), а частота на суммирующем входе реверсивного счетчика б имеет постоянную величину Р (фиг.7, 6, кривая 3).Устройство позволяет осуществлять позиционирование в заданную координату.Задав координату позиционирования, допустим, 1, с устройства в ЭВМ подаются признаки: длительность времени Ь 1 разгона, фиг,б,е, выход 50, вывод 30 "Разгон", вывод 31 "Торможение" с блока 7 сравнения. В ЭВМ учитывается пройденное расстояние за время разгона,Импульсы переменной частоты на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 6 показаны на фиг.б,д. Формула изобретения УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАЗГОНА И ТОРМОЖЕНИЯ, содержащее блок управления ускорением, управляемый генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов ИНЕ, выходы которых соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика импульсов, группа выходов которого подключена к первой группе входов блока, сравнения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов ИНЕ, а группа выходов соединена с группой информационных входов блока управления ускорением, ояиичеющееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены элемент ИЛИ, регистр задания скорости, первый цифроаналоговый преобразователь и тахогенератор, .механически связанный с электродвигателем, управляемый генератор импульсов содержит генератор импульсов, вход которого соединен с выходом интегратора, вход которого соединен с входом запуска управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с выходом генератора импульсов, блок управления ускорением содержит компаратор напряжений О- триггер, преобразователь уровня напряжений, третий и четвертый элементы ИНЕ, первый и второй инверторы, второй цифроаналоговый преабразователь и регистр записи полусуммы кода Введение в поедлагаемое устройство тахогенератора, механически связанного с электродвигателем, и используемого для осуществления положительной обратной связи, позволяет регулировать величину ускорения в зависимости от инерционности исполнительного механизма, сохраняя при этом усилие на него. За счет этого увеличивается надежность и долговечность работы устройства.Величина ускорения в устройстве не задается программно, поэтому исключается возможность ошибочного задания слишком большого ускорения, вызывающего поломку устройства.В данном устройстве в отличие от прототипа отсутствует средняя зона. где частота генератора и ускорение во время разгона и торможения постоянны, что повышает его быстродействие. задания скорости и начального кода отработки скорости, информационные входы которого соединены с группой ин формационных входов блока, входзаписи регистра записи полусуммы кодазадания скорости и начального кода отработки скорости через первый инвертор соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, с выходом управления записью блока управления ускорением и 5-входом О-триггера, а В-вход через второй инвертор соединен с входом уп равления установкой блока управленияускорением, группа выходов регистра записи полусуммы кода задания скорости и начального кода отработки скорости соединена с группой входов второ го цифроаналогового преобразователя,первый выход которого соединен.с первым входом компаратора напряжений, выход которого соединен с выходом разрешения блока управления ускорени ем и через преобразователь уровня напряжения с первым входом четвертого элемента . И-Н Е, второй вход которого соединен с выходом О-триггера, с выходом блока управления ускорением и 50 с вторым входом компаратора напряжений, третий вход которого соединен с первым информационным входом блока управления ускорением, второй информационный вход которого соединен . с й-входом О-триггера, выход четвертого элемента И-НЕ соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, группа информационных выходов регистра задания скорости соединена с второйгруппой входов блока сравнения, четвертый выход которого соединен с первым информационным входом блока управления ускорением, группа выходов реверсивного счетчика импульсов соединена с группой входов первого цифроаналогового преобразователя, а выход тахогенератора соединен с вторым информационным входом блока управления ускорением, третий информационный вход которого соединен с входом записи устройства, вход сброса с входом сброса устройства, выходуправления записью блока управления ускорением соединен с входом упраеле ния записью регистра задания екорости, первый и второй входы элемента ИЛИ являются входами сброса и оста-.нова устройства, а выход элемента ИЛИ соединен с входами сброса реги О стра задания скорости, выход первогоцифроаналогового преобразователя является выходом отработанного кода устройства.. Корректор А. Об Редакто Заказ 1052 одписно Тираж П НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Рауаская наб зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго гарина, 101