Устройство для цифрового программного управления позиционным приводом

 

Изобретение относится к области автоматического управления 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, что обеспечивается за счет устранения неопределенности между значениями действительной координаты и положения перемещаемого объекта при каждом новом включении устройства. Устройство содержит блок ввода, блок совпадения, распределитель импульсов, датчики положения и перемещения, блок сравнения блок реверсивного счетчика, исполнительный орган, ключ торможения, элементы И, ИЛИ, НЕ, RS-триггера, ключевой элемент. Данное техническое решение может быть использовано в устройствах , где при каждом новом включении связь между кодом заданной координаты и положением объекта должна сохраняться неизменно. 9 ил. § W tsa 4 4 Од СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,Я0„» 12446

А1 (д1) 4 С 05 В 19/18

13 Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

gg(ъ „j j

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3811294/24-24 (22) 29. 10. 84 (46) 15.07.86. Бюл. N - 26 (72) П.Н.Телень и И.А.Дащинский: (53), 621.503.55(088.8) (56) Патент ФРГ У 1947502, кл. 42 h, 23/07, 1978.

Авторское свидетельство СССР

В 811206, кл. С 05 В 19/18, 1979, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО ПРОГРАМ.

МНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЗИЦИОННЫМ ПРИВОДОМ (57) Изобретение относится к области автоматического управления 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, что обеспечивается за счет устранения неопределенности между значениями действительной координаты и положения перемещаемого объекта при каждом новом включении устройства. Устройство содержит блок ввода, блок совпадения, распределитель импульсов, датчики положения и перемещения, блок сравнения блок реверсивного счетчика, исполнительный орган, ключ торможения, элементы И, ИЛИ, НЕ, Rs-триггера, ключевой элемент. Данное техническое решение может быть использовано в устройствах, где при каждом новом включении связь между кодом заданной координаты и положением объекта должна сохраняться неизменно. 9 ил.

1 124

Изобретение 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 действительной 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 импульсов, на фиг,6 — блок ключей, нафиг.7датчик перемещения, на фиг.8 — блок совпадения, на фиг.9 — датчик положения.

Устройство содержит блок 1 сравне лия, 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, RSтриггер 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 раз- рядов 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 S- входу RS-триггера 12 и через элемент НЕ

4631 ъ

13 к R- входу RS-триггера 12, С-вход

RS-триггера l2 подключен к выходу 23 датчика 7 перемещения, выход 29 триггера 12 подключен к второму входу блока 8 совпадения, и к входу ключа

14 ф)иксатора, выход 30 которого сое-. динен с третьим входом исполнительного органа 6, первый выход 3 1 датчика

15 положения подключен к третьим входам блока 8 совпадения и элемента И

10, а второй выход 32 — к второму входу блока 3 реверсивного счетчика и к 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 действиl5 тельной координат и определения знака .

20 разности. Блок 1 сравнения содержит двоичный сумматор 34, резистор 35, элементы НЕ 36, элемент НЕ 37. По шине 16 на входы 5> двоичного сумматора

34 поступает двоичный код заданной

25 координаты, а по шине 17 на входы элементов НЕ 36 поступает двоичный код действительной координаты, инвертированный код действительной координаты с выходов элементов НЕ 36 посту30 пает на входы 4 двоичного сумматора

34., для выполнения операции суммирования на вход Р, двоичного сумматора

134 через резистор 35 подается уровень

"Лог. 1", Выходы старших разрядов дво|лчного сумматора 34 подключены к

35 шине 24, выход младшего разряда — к шине 27, знак разности с выхода Р 4 к шпане 18 и на вход элемента НЕ 37, выход которого подключен к шине 19.

Блок ? ввода (фиг.3) служит для

40 выбора 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 формируется соответствующий нажатому переключателю двоичный код. Блок 3 реверсивного счетчика (фиг.4) предназначен для формирования двоичного кода соответ50 ствующего действйтельной координате перемещаемого объекта. Блок 3 реверсивного счетчика содержит первый элемент И-НЕ 58, второй элемент И-НЕ 59, резистор 60, реверсивный счетчик б1.

Для установки реверсивного счетчи55

1 ка 61 в начальное состояние, на вход

@ по шине 32 подается уровень "Лог.1" Прн прямом счете на шине 19 присутст3 1244637 4 вует уровень "Лог.1", на шине 18 — рузки, второго транзистора 80, диода уровень "Лог,О", шины подключены со- 81 защиты. ответственно к первым входам первого При поступлении на одну из шин 20 и второго элементов И-НЕ 58, 59, на . или 21 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 "Jior.i", на выходе Датчик 7 перемещения (фиг.7) предпервого элемента И-НЕ 58 формируются назначен для формирования прямоугольинвертированные импульсы перемещения, tO ных импульсов, период повторения копоступающие на вход С, реверсивного торых зависит от скорости перемещения счетчика 61, При обратном счете на объекта. шине 19 — уровень "Лог.О", на шине Лог. 1, инвертированные

HE ступают на вход С реверсивного счет- 90, элемента И-НЕ 91. В исходном сосчика 61, на вход (которого через Ре- тоянии контакты герконов 85, 86, 87 зистор 60 подается уровень Лог.1 1, p y b . 3 чет Резисторов 88, И 11 разомкнуты. За счет резисторов

89, 90 на входы элемента И-НЕ 91 поВыход реверсивного счетчика 61 на мента И-НЕ 91 формиРУется Уровень

»

Alt котором формируется двоичный код действительной координаты подключен к íà Одном из проводов шины 22, поэтому шине 17 возможно подключение питания только к

4 pacIIpegeaHTesIsr HMIIyIIbcoa однои Hs KaTymeK 82 83» 84 (фиг.5) предназначен для фор ирования ности. ПРи подаче напРЯжениЯ, наприпоследовательности импульсов и содер- ер на катУшкУ 82 индУктивности ее мер

>кит элемент 2 И-ИЛИ 62 элемент НЕ магнитный поток замкнется при переме» элемент И-НЕ 64 элемент ИЛИ 65 щении о ъекта и замкнУтсЯ контакты

» » » 30 эле ент НЕ 66 триггер 67 эле ент 2 I ePKQHa 85. В Результате Резистор 90 элемент

И ИЛИ 68, элемент И 69, триггер 70, и пеРВ и вход элемента И=НЕ 91 чеРез элемент 2 И-ИЛИ 71 элемент И 72 контакты геркона 85 соецинЯетсЯ с обт иггер 73. щим проводом, на выходе элемента И-НЕ

Для установки в исходное состояние и а „ в „ „, З5 шине 22 пРоисходит пеРеключение нап-. на выходе второго элемента HE 66 фор- ЯжениЯ на дРугой пРовод, катУшка 82 ется овень "Лог О" В вто- индуктивности обесточиваетсЯ, РазмыВыход второго элемента НЕ 66 подключен к вто- каютсЯ контакты геркона 85, от общего рым входам элемента И-НЕ 64 перв пРовода отключаетсЯ нижний вывод Реэлемента И 69 второго элемен а И 72 зистора 90 и первый вход элемента ИHa abDIope элемента g-HF 64 фо Н 91, на выходе котоРого в этом слу<е tt ся уровень Лог.1" íà выходе первого, чае формиРУетсЯ УРовень Лог.О . ПРи элемента И 69 — уровень "Лог.О" на перемещении объекта замыкаетсЯ маг° » вы Оде B Toporo элемента И 72 уро нитныи пОтОк нахОДЯЩеися пОД тОкОм вень "Лог.О".При поступлении на шину катУшки 83 индуктивности, замыкаютсЯ 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 и „ 1н „ 21 элемента И-НЕ 91 формируется уровень

50 уровень Лог.О

Лог.1 . Происходит переключение напряжения на катушку 84 индуктивности, Блок 5 ключей (фиг ° 6) 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 формируетключей состоит из трех идентичных 55 ся уровень "Лог.О". При дальнейшем

* ключей 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

1244637 элемента И-НЕ 91 формируется уровень

"Лог.1". Происходит переключение напряженйя на катушку 82 индуктивности, и работа датчиков 7 перемещения пов5 торяется.

Блок 8 совпадения (фиг.8) предназначен для сравнения входных уровней и при их совпадении формирования на

1« «1 выходе Лог.1

1О

Блок 8 сравнения состоит из сумматоров 92 по модулю 2, инверторов 93, элемента И 94, элемента ИЛИ 95.

По шинам 31 и 29 приходят на входы элемента ИЛИ 95 уровни "Лог. 1",, выход которого подключен к первому входу элемента И 94, по шине 24 на "входы сумматоров 92 по модулю 2 подается двоичный код, при коде ООС или 111 на выходах сумматора 92 по модулю 2 фор- ., мируются уровни "Лог.О", которые через инверторы 93 подключены к вторым входам элемента И 94, на выходе которого формируется уровень "Лог.1", при коде на шине 24, отличном от 000 или

111, на выходе элемента И 94 формируется уровень "Лог.О".

Датчик 15 положения (фиг.9) предназначен для формирования импульсов, начального положения и уровня "Лог.1",, «О после появления импульса начального положения и содержит светодиод 96, резистор 97, транзистор 98, 99, резистор 100, стабилитрон 101„ резистор 102, элементы НЕ 103, 104, триггер 105, резистор 106, конденсатор

107.

При включении устройства на входе первого элемента НЕ 103 присутствует уровень "Лог.О", на выходе — уровень

4О

"Лог,1", который воздействует на вход второго элемента НЕ 104, на выходе которого формируется уровень "Лог.«", выход первого элемента НЕ 103 подключен также к/ — входу триггера 105, 4 вход « которого в начальный момент времени соединен с общим проводом че-. рез конденсатор 107, на выходе триггера, подключенном к шине 31, формируется уровень "Лог.О", с течением ! о времени .конденсатор 107. заряжается через резистор 106 до уровня "Лог.1", который, воздействуя на вход  — триггера не изменяет выходной; потенциал.

При освещении фотодиода 96 на резисторе 102 формируется уровень "Лог. 1", 5 на выходе второго элемента НЕ 104, подключенном к шине 32 — единичный импульс, триггер 105 при воздействии на о -вход "Лог.О", а на «-,вход "Лог. 1" перейдет в единичное состояние, которое "охраняется при дальнейшей работе устройства.

Исполнительный орган 6 предназначен для перемещения объекта до заданного положения и фиксации объекта в этом положении. Исполнительный орган 6 состоит из объекта перемещения, в данном случае — дисковый магазин с носителями информации, по периметру диск имеет зубцы из магнитного материала, вблизи которых, с некоторым зазором для обеспечения свободного перемещения объекта, размещены катушки электромагнитного привода, управляемые токами по шине 22, в зависимости от последовательности импульсов по этой шине, осуществляется движение "Вперец" или "Назад". Вблизи зубцов диска также размещены катушки индуктивности датчика 7 перемещения, при движении объекта зубцы диска замыкают магнитные потоки катушек индуктивностп датчика 7 перемещения.

На диске имеется отверстие, которое при движении объекта занимает положение между фотодиодом датчика 15 поло- жения и источником света, позволяя освещать фотодиод датчика 15 положения, в других случаях фотодиод не ос» вещен:, Диск находится в сечении магнитного. потока катушки торможения,которая управляется по шине 26, по шине

30.происходит управление электромагнитом фиксации, пружина которого при остановке диска входит B зазор между зубцами и удерживает диск от случайных перемещений.

Ключ 9 торможения и ключ 14 фиксатора предназначены для управления исполнительным органом и могут быть выполнены по схеме одного из ключей, например 74 (фиг.б) каждый. Работают ключи аналогично ключам блока 5 ключей,, Устройство работает следующим образом.

На входы блока 1 по шинам 16 и 17 соответственно поступают двоичные коды заданной координаты Х> с блока 2и действительной координаты Х с блока

3. Выходы старших разрядов блока 1 через шину 24 подключены к первым входам блока 8 и элемента И 10, выход младшего разряда подключен к второму входу элемента И 10. Так как Хy = Х, то на некоторых входах элемента И 10

1 244637 будут присутствовать уровни "Лог.О", следовательно, уровень "JIor.0", кото—

1рый по шине 28 воздействует на триггер 12 и.приводит его в единичное сос.

5 тояние, выход триггера 12 по шине 29

Ъ подключен к второму входу блока 8 и к входу ключа 14 фиксатора, ключ сраба— тывает 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", так как 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- 25 ды по шине 21 поступают к вторым входам блока 5 ключей. При Хсг < Х блок 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, коС торый 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.

При приближении действительной координаты положения объекта к заданной старшие разряды координат принимают значение "Лог.1" и .на выходе блока 8 формируется уровень "Лог.1", ключ 9

45 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 уро50 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 гга шине 21 — уровень

"Лог ° 0", После того, как объект займет нужное положение, датчик 7 вырабатывает импульс, который по шине 23 воздействует на С -вход триггера 12, ;в это же время с выхода элемента И 10 через шину 28 на 6 -вход триггера воздействует уровень "Лог. 1" на вход -триггера с выхода элемента НЕ 13, вход которого подключен к шине 28, .воздействует уровень "Лог .О", 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 "Лог ° 0" с выхода триггера 12 воздействует также на второй вход блока 8, на его вьгходе формируется уровень "Лог.О, который через шину

25 вызывает закрывание ключа 9, выход которого 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 вьгходе, подключенном к шине 31, происходит переключение по потенциала с О на 1, что позволяет

l244637 работать блоку 9 и элементу 10 от выходов блока 1, а на втором выходе фор мируется единичный импульс, который через шину 32 обнуляет счетчик блока

3 и через элемент ИЛИ 11 переводит распределитель 4 импульсов в начальное состояние.

Расширение области применения устройства достигается за счет устранения неопределенности между значением 10 действительной координаты и положением перемещаемого объекта при каждом новом включении устройства, вызванную тем, что положение объекта перемещения перед включением может быть произволь- 5 но (например, сохранится состояние после последнего выключения), а при включении на выходных шинах счетчика установится произвольный код, то после каждого нового включения одному и 20 тому же коду действительной координаты, а следовательно, и заданной будет соответствовать различное положение объекта.

Данное техническое решение может. д быть использовано в устройствах, где при каждом новом включении связь между кодом заданной координаты и положением объекта должна сохраняться неизменно, например в устройствах авто- З0 матического выбора носителя информации для диапроектора ° Использование прототипа для этих целей невозможно, так как ошибка неопределенности приведет к таму, что при каждом новом включении одной и той же координате будут соответствовать различные носители информации.

Формула изобретения

Устройство 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, RS-триггер, исполнительный орган, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расшире— ния области применения, в него введеHbl 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 BTopbM входом блока совпадения и первым выходом датчика положения, выход соединен с S-входом

RS-триггера непосредственно, через элемент НŠ— с R-входом RS òðèããåðà, а через элемент ИЛИ вЂ” 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

RS-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, 124463?

1246б37

1244637 гг фиг. 8

Составитель И.Швец

Техред М.Ходанич

Редактор Н,Слободяник

Корректор М,Шароши

Заказ 3914/50 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул. Проектная, 4