Устройство для цифрового программного управления позиционным приводом

-2 ю ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЗИЦИОННЫМ ПРИВОДОМ(57) Изобретение относится к областиавтоматического управления и можетбыть использовано в устройствах, координаты позиционирования которых задаются в, виде двоичных кодов, например для автоматического выбора носителя информации в диапроекторе, Цель изобретения является расширение области применения устройства, что обеспечивается за счет устранения неопределенности между значениями действительной координаты и положения перемещаемого объекта при каждом новомвключении устройства. Устройство содержит блок ввода, блок совпадения,распределитель импульсов, датчики положения и перемещения, блок сравненияблок реверсивного счетчика, исполнительный орган, ключ торможения, элементы И, ИЛИ, НЕ, КБ-триггера, ключевой элемент. Данное техническое решение может быть использовано в устройствах, где при каждом новом включениисвязь между кодом заданной координатыи положением объекта должна сохраняться неизменно. 9 ил.1 124Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в устройствах, координаты позиционирования которых задаются в виде двоичных кодов, например для автоматического выбора носителя информации в диапроекторе.Целью изобретения является расширение области применения устройства. Это обеспечивается за счет устранения неопределенности между значением дей. ствительной координаты и положения перемещаемого объекта при каждом новом включении устройства.На фиг.1 приведена структурная схема устройства, на фиг.2 - блок сравнения, на фиг,3 - блок ввода, на фиг.4 - блок реверсивного счетчика, на фиг.5 - блок распределителя импуль. сов, на фиг,6 - блок ключей, нафиг.7- датчик перемещения, на фиг.8 - блок совпадения, на фиг.9 - датчик положения.Устройство содержит блок 1 сравнения, блок 2 ввода, блок 3 реверсивного счетчика, блок 4 распределителя импульсов, блок 5 ключей, исполнитель ный орган 6, датчик 7 перемещения, блок 8 совпадения, ключ 9 торможения, элемент И 10, элемент ИЛИ 11, КБ- триггер 12, элемент НЕ 13, ключевой элемент 14, датчик 15 положения. Входы 16 и 17 блока 1 сравнения подключены к выходам блока 2 ввода и блока 3 реверсивного счетчика, а знаковые выходы 18, 19 - к знаковым входам блока 3 реверсивного счетчика и распределителя 4 импульсов, первый выход 20 которого подключен к первому входу блока 5 ключей и к первому входу блока 3 реверсивного счетчика, а вторые выходы 21 - к вторым входам блока,5 ключей, выходы 22 которого подключены к первым входам исполнительного органа 6 и к входу датчика 7 перемещения выход 23 которого подсоединен к первому входу распределителя 4 импульсов, первые входы блока 8 совпадения подключены к выходам 24 старших разрядов блока 1 сравнения, а выход 25 к входу ключа 9 торможения, выход 26 которого подключен к второму входу исполнительного органа 6, первые входы элемента И 10 подключены к выходам 24 старших разрядов блока 1 сравнения второй вход - к выходу 27 младшего разряда, а выход 28 поключен к первому входу элемента ИЛИ 11, к Б- входу ВБ-триггера 12 и через элемент НЕ4637 ъ13 к Н- входу КБ-триггера 12, С-вход ББ-триггера 2 подключен к выходу 23 датчика 7 перемещения, выход 29 триггера 12 подключен к второму входублока 8 совпадения, и к входу ключа14 фиксатора, выход 30 которого сое-.динен с третьим входом исполнительного органа 6, первый выход 31 датчика15 положения подключен к третьим входам блока 8 совпадения и элемента И 10 10, а второй выход 32 - к второмувходу блока 3 реверсивного счетчика ик второму входу элемента ИЛИ 11, выход 33 которого соединен с вторым входом распределителя 4 импульсов.Блок 1 сравнения (фиг.2) предназначен для определения разности между двоичными кодами заданной и действи 15 тельной координат и определения знака .20 разности. Блок 1 сравнения содержитдвоичный сумматор 34, резистор 35,элементы НЕ 36, элемент НЕ 37. По шине 16 на входы Ж двоичного сумматора34 поступает двоичный код заданной 25 координаты, а по шине 17 на входыэлементов НЕ 36 поступает двоичныйкод действительной координаты, инвертированный код действительной координаты с выходов элементов НЕ 36 посту" ЗО пает на входы 4 двоичного сумматора34., для выполнения операции суммирования на вход Р, двоичного сумматора34 через резистор 35 подается уровень"Лог. 1", Выходы старших разрядовдвоичного сумматора 34 подключены к 35шине 24, выход младшего разряда - кшине 27, знак разности с выхода Г 4к шине 18 и на вход элемента НЕ 37,выход которого подключен к шине 19.Блок 2 ввода (фиг.3) служит для 40выбора нужной координаты и представления ее двоичным кодом. Содержит резисторы 38, 39, 40, 41 смещения и переключатели 42-57.При нажатии одного из переключателей 42-57 на выходе блока формируетсясоответствующий нажатому переключателю двоичный код, Блок 3 реверсивногосчетчика (фиг.4) предназначен дляформирования двоичного кода соответствующего действйтельной координатеперемещаемого объекта.Блок 3 реверсивного счетчика содержит первый элемент И-НЕ 58, второй элемент И-НЕ 59,резистор 60, реверсивный счетчик 61.Для установки реверсивного счетчи1ка 61 в начальное состояние, на входЙ по шине 32 подается уровень "Лог.1"Прн прямом счете на шине 19 присутст 3 1244637 4 вует уровень "Лог.1", на шине 18 - рузки, второго транзистора 80, диода уровень "Лог,О", шины подключены со защиты.ответственно к первым входам первого При поступлении на одну из шин 20 и второго элементов И-НЕ 58, 59, на или 2 1 уровня "Лог.1" на соответствувторые входы которых по шине 20 по ющем выходе ключа появляется напряжеступают импульсы перемещения, На вы- ние питания для управления датчиком 7 ходе второго элемента И-НЕ 59 - пос- перемещения и исполнительным органом, тоянный уровень Лог.1", на выходе Датчик 7 перемещения (фиг,7) пред- первого элемента И-НЕ 58 формируются назначен для формирования прямоугольинвертированные импульсы перемещения, О ных импульсов, период повторения копоступающие на вход 1, реверсивного торых зависит от скорости перемещения счетчика 61, При обратном счете на объекта.шине 19 - уровень "Лог.О", на шинеЛог. 1 , инвертированныеых е то ого ла И НЕ 59 и по о 85 86 ф 87 ф ритрв ступают на входреверсивного счет-90, элемента И-НЕ 91. В исходном сосчика 61, на входкоторого через ре- тоянии контакты герконов 85, 86, 87истор 60 подается ур Лог, 111 Р У ь З чет рр 8811 11 разомкнуты, За счет резисторовк как апись по вхо ам ПП о 89, 90 на входы элемента И-НЕ 91 поВыход реверсивного счетчика 61 на мента И-НЕ 91 формируется уровень9я дкотором формируется двоичный код действительной координаты подключен к на одном из проводов шины 22, поэтому шине 17 возможно подключение питания только к4 распределителя импульсов однои из катушек 82 83 84 (Фиг.5) предназначен для формирования ности. При подаче напряжения, напри- последовательности импульсов и содер- ер, на катушку 82 индуктивности еемержит элемент 2 И-ИЛИ 62 элемент НЕ магнитный поток замкнется при перемеУ63 элемент И-НЕ 64 элемент ИЛИ 65 щении объекта и замкнутся контактыУ э ЗОэле ент НЕ 66 триггер 67 эле ент 2 геркона 85. В результате резистор 90 элементИ ИЛИ 68 элемент И 69 рр 70 и первый вход ла И НЕ 91 чарэ элемент 2 И-ИЛИ 71, элемент И 72, контакты геркона 85 соединяется с об" т иггер 73, щим проводом, на выходе элемента И-НЕДля установки в исходное состояние 91 формируется уровень "Лог 1" Нашинп ается веньг " З 5 шине 22 происходит переключе на выходе второго элемента НЕ 66 фор Ряжени а дРУгой провод, катушка 82 ми ется овень "Лог О" Вых вто индуктивности обесточивается, размыВыход второго элемента НЕ 66 подключен к вто- каютсЯ контакты геркоиа 85, от общего Рым входам элемента И-НЕ 64 первого провода отключается нижний вывод реэлемента И 69 второго элемен а И 72 зистора 90 и первый вход элемента ИНа выходе элемента И-НЕ 64 формир - Н 91, на выходе котоРого в этом слУгю 3 ся уровень "Лог. 1", на выходе первого чае формируется уровень Лог,О . При элемента И 69 - уровень "Лог,О а пеРемещении объекта замыкается маг уч ч выходе второго элемента И 72 - уро нитныи поток находящеися под током вень "Лог.О".При поступлении на шину катушки 83 индуктивности, замыкаются 23 импульса перемещенияна выходныхши- контакты геркона 86, второй вход эленах формируются уровни, соответствую мента И-НЕ 91 через эти контакты соединяется с общим проводом, на выходе шине 20 уровень "Лог 1" а на е 21 элемента И-НЕ 91 Формируется уровень шине уровень ог. , а на шинеуровень Лог.О Лог.1 . Происходит переключение напряжения на катушку 84 индуктивности,Блок 5 ключей (фиг6) предназначен катушка 83 индуктивности обесточивает для коммутации токов исполнительного ся, контакты геркона 86 размыкаются, органа и датчика перемещения, Блок 5 .на выходе элемента И-НЕ 91 формирует- ключей состоит из трех идентичных 55 ся уровень "Лог.О". При дальнейшемключей 74,75,76,каждый из которых сос. перемещении замыкается магнитный потоит из резистора 77 смещения, перво- ток катушки 84 индуктивности, замыкаго транзистора 78, резистора 79 наг- ются контакты геркона 87,на выходе"Лог,1", Происходит переключение напряженйя на катушку 82 индуктивности,и работа датчиков 7 перемещения пов 5торяется,Блок 8 совпадения фиг.8) предназначен для сравнения входных уровнейи при их совпадении Формирования на11 ивыходе Лог.11 ОБлок 8 сравнения состоит из сумматоров 92 по модулю 2, инверторов 93,элемента И 94, элемента ИЛИ 95,По шинам 31 и 29 приходят на входыэлемента ИЛИ 95 уровни "Лог. 1" выходкоторого подключен к первому входуэлемента И 94, по шине 24 на "входысумматоров 92 по модулю 2 подаетсядвоичный код, при коде 000 или 111 навыходах сумматора 92 по модулю 2 Фор-мируются уровни "Лог.О", которые через инверторы 93 подключены к вторымвходам элемента И 94, на выходе которого формируется уровень "Лог,1", прикоде на шине 24, отличном от 000 или111, на выходе элемента И 94 формируется уровень "Лог,О".Датчик 15 положения (Фиг,9) предназначен для Формирования импульсов,начального положения и уровня "Лог.1"после появления импульса начальногоположения и содержит светодиод 96,резистор 97, транзистор 98, 99, резистор 100, стабилитрон 101 резистор 102, элементы НЕ 103, 104, триггер 105, резистор 106, конденсатор107,При включении устройства на входепервого элемента НЕ 103 присутствуетуровень "Лог.О", на выходе - уровень4 О"Лог,1", который воздействует на входвторого элемента Н 104, на выходекоторого формируется уровень "Лог, 1"выход первого элемента НЕ 103 подключен также к 5 - входу триггера 105,Явход Р которого в начальный моментвремени соединен с общим проводом че"рез конденсатор 107, на выходе триггера, подключенном к шине 31, формируется уровень "Лог.О", с течениемовремени конденсатор 107.заряжаетсячерез резистор 106 до уровня "Лог.1",который, воздействуя на вход 6 - триггера не изменяет выходной: потенциал.При освещении фотодиода 96 на резисторе 102 Формируется уровень "Лог. 1", 5на выходе второго элемента НЕ 104,подключенном к шине 32 - единичныйимпульс, триггер 105 при воздействии на о -вход "Лог.О", а на 0-, вход "Лог.1"перейдет в единичное состояние, которое сохраняется при дальнейшей работеустройства.Исполнительный орган 6 предназначен для перемещения объекта до заданного положения и фиксации объектав этом положении. Исполнительный орган 6 состоит из объекта перемещения,в данном случае - дисковый магазин сносителями информации, по периметрудискимеет зубцы из магнитного материала, вблизи которых, с некоторымзазором для обеспечения свободногоперемещения объекта, размещены катушки электромагнитного привода, управляемые токами по шине 22, в зависимости от последовательности импульсов по этой шине, осуществляется движение "Вперец" или "Назад". Вблизизубцов диска также размещены катушкииндуктивности датчика 7 перемещения,при движении объекта зубцы диска замыкают магнитные потоки катушек индуктивностп датчика 7 перемещения.На диске имеется отверстие, котороепри движении объекта занимает положе"ние между Фотодиодом датчика 15 поло"жения и источником света, позволяяосвещать Фотодиод датчика 15 положения, в других случаях Фотодиод не освещен, Диск находится в сечении магнитного. потока катушки торможения,которая управляется по шине 26, по шине30 происходит управление электромагнитом фиксации, пружина которого приостановке диска входит в зазор междузубцами и удерживает диск от случайных перемещений,ключ 9 торможения и ключ 14 фикса"тора предназначены для управления исполнительным органом и могут быть выполнены по схеме одного из ключей, например 74 (Фиг.б) каждый. Работаютключи аналогично ключам блока 5 ключейУстройство работает следующим образом.На входы блока 1 по шинам 16 и 17соответственно поступают двоичные коды заданной координаты Х с блока 2 идействительной координаты Хс с блока3. Выходы старших разрядов блока 1через шину 24 подключены к первымвходам блока 8 и элемента И 10, выходмладшего разряда подключен к второмувходу элемента И 10, Так как Х = Х,то на некоторых входах элемента И 10будут присутствовать уровни "Лог.О", следовательно, уровень Лог.О , кото 1 рый по шине 28 воздействует на триггер 12 и.приводит его в единичное сос5 7 ояние, выход триггера 12 по шине 29Ъподключен к второму входу блока 8 и к входу ключа 14 фиксатора, ключ срабатывает и по шине 30 воздействует на исполнительный орган, где происходит отвод фиксатора от объекта, позволяя ему перемещаться, на выходе блока 8 также формируется уровень "Лог.О", таккак на шине 24 блока 8 при Х 1, = Х присутствуют уровни "Лог,О", ключ 9 торможения, входом подсоединенный через шину 25 с выходом блока 8, выключен, что позволяет перемещаться объекту с максимальной скоростью. При перемещении импульсы от датчика 7 пе ремещения через шину 2. поступают на первый вход распределителя 4 импульсов, его первый выход по шине 20 подключен к первому входу блока 5 ключей и первому входу блока 3, вторые выхо ды по шине 21 поступают к вторым входам блока 5 ключей. При Х ( Хблок 1 вырабатывает на шине 19 уровень "Лог, 1", на шине 18 - уровень "Лог.О", эти шины подключены к знаковым входам распределителя 4 импульсов, который формирует последовательность импульсов движения "Вперед", и блока 3, который осуществляет прямои счет. При Х)Х блок 1 вырабатывает на шине 19 уровень "Лог.О", на шине 18 - уровень "Лог.1" и распределитель 4 импульсов формирует последовательность импульсов движение "Назад", блок 3 осуществляет обратный счет.40При приближении действительной координаты положения объекта к заданной старшие разряды координат принимают значение "Лог.1" и на выходе блока 8 формируется уровень "Лог.1", ключ 945 торможения срабатывает и по шине 26 воздействует на исполнительный орган 6, в результате чего скорость перемещения объекта уменьшается, При совпадении и младших разрядов на выходе элемента И 10 также формируется уро 50 вень "Лог,1", выход элемента И 10 по шине 28 подключен к первому входу элемента ИЛИ 11, выход которого через шину 33 соединен с вторым входом распределителя 4 импульсов, "Лог.1" на втором входе распределителя 4 импульсов приводит к установке его в начальное состояние, при котором на выходной шине 20 формируется уровень "Лог.1", а на шине 21 - уровень "Лог.О", После того, как объект зай.мет нужное положение, датчик 7 вырабатывает импульс, который по шине 23 воздействует на Г -вход триггера 12, ;в это же время с выхода элемента И 10 через шину 28 на-вход триггера воздействует уровень "Лог, 1" на вход 1-триггера с выхода элемента НЕ 13, вход которого подключен к шине 28, ,воздействует уровень "Лог,0", входные потенциалы триггера 12 переведут в нулевое состояние его выходной потенциал. Выход триггера 12 через шину 29 подключен к входу .ключа 14, который закрывается и по шине 30 воздействует на исполнительный орган 6 таким образом, что фиксатор подводится к объекту, и движение прекращается, одновременно фиксатор выключает питание блока 5 ключей при помощи механического выключателя (не показан). По шине 29 уровень "Лог0" с выхода триггера 12 воздействует также на второй вход блока 8, на его выходе формируется уровень "Лог.О , который через шину 25 вызывает закрывание ключа 9, выходкоторого через шину 26 воздействует на исполнительный орган 6 таким обра зом, что торможение прекращается,При подаче другого кода заданной координаты на выходах элемента И 10 и блока 8 (при различии в старших разрядах Х и Х) вырабатываются уровни "Лог.О", поиск осуществляется заново.Для устранения неопределенности между значением заданной координаты и положением объекта, из-за случайного состояния выходных шин блока реверсивного счетчика и произвольного положения объекта, при включении устройства датчик 15 положения на первом выходе формирует уровень "Лог.О" (если фотодиод датчика 15 положения не освещен), который через шину 31 подключен к третьим входам блока 8 и элемента И 10, это приводит к тому, что ключ фиксатора открыт, позволяя осуществлять перемещение объекта, а ключ торможения закрыт, обеспечивая перемещение объекта с максимальной скоростью, Объект перемещения устанав ливается в исходное состояние, после чего на первом выходе, подключенном к шине 31, происходит переключение по потенциала с 0 на 1, что позволяетработать блоку 9 и элементу 10 от выходов блока 1, а на втором выходе формируется единичный импульс, которыйчерез шину 32 обнуляет счетчик блока3 и через элемент ИЛИ 11 переводитраспределитель 4 импульсов в начальное состояние.Расширение области применения устройства достигается за счет устранения неопределенности между значением 10действительной координаты и положением перемещаемого объекта при каждомновом включении устройства, вызваннуютем, что положение объекта перемещенияперед включением может быть произволь но (например, сохранится состояниепосле последнего выключения), а привключении на выходных шинах счетчикаустановится произвольный код, то после каждого нового включения одному и 30тому же коду действительной координаты а следовательно, и заданной будетсоответствовать различное положениеобъекта,Данное техническое решение может, д 5быть использовано в устройствах, гдепри каждом новом включении связь между кодом заданной координаты и положением объекта должна сохраняться неизменно, например в устройствах авто- З 0матического выбора носителя информации для диапроектораИспользованиепрототипа для этих целей невозможно,так как ошибка неопределенности приведет к таму, что при каждом новомвключении одной и той же координатебудут соответствовать различные носители информации.Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и Я 40Устройство для цифрового программного управления позиционным приводом, содержащее датчик перемещения,блок ввода, выходом соециненный с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока реверсивного счетчика, ВБ-триггер, исполнительный орган, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, в него введены датчик положения, блок совпадения, распределитель импульсов, элемент И, элемент ИЛИ, элемент НЕ, два ключевых элемента и блок ключей,выходы которого соединены с первым входом исполнительного органа и входом датчика перемещения, первые выходы блока сравнения подключены к первым входам блока совпадения и первым входам элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения, третий вход - с вторым входом блока совпадения и первым выходом датчика положения, выход соединен с Б-входом КБ-триггера непосредственно, через элемент НЕ - с К-входом ВБ-триггера, а через элемент ИЛИ - с первым входом распределителя импульсов, вторые входы которого подключены к третьим выходам блока сравнения и первым входам блока реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с вторым выходом датчика положения и вторым входом элемента ИЛИ, третий вход - с первым выходом распределителя импульсов и первым входом блока ключей, под подключенного вторыми входами к вторым выходам распределителя импульсов, третий вход которого соединен с выходом датчика перемещения и( -входом КБ-триггера, выход которого подключен к третьему входу блока совпадения и через первый ключевой элемент к вто,рому входу исполнительного органа, выход блока совпадения через второй ключевой элемент подключен к третьему вхсду исполнительного органа, 1 2 Ы 631244637 гг фиг. В Составител Техред М.Х Швецич Корре едактор Н,Слободяник М,Ш Заказ 3914/50 Тираж 836 нНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., ПодписССР изводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4