Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно



Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно
Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно
Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно
Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно
Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно
Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно
Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно
Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно
Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно
Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно
Способ управления шестнадцатью шаговыми двигателями по usb-каналу квазиодновременно

 

G05B19/00 - Системы программного управления (специальное применение см. в соответствующих подклассах, например A47L 15/46; часы с присоединенными или встроенными приспособлениями, управляющими какими-либо устройствами в течение заданных интервалов времени G04C 23/00; маркировка или считывание носителей записи с цифровой информацией G06K; запоминающие устройства G11; реле времени или переключатели с программным управлением во времени и с автоматическим окончанием работы по завершению программы H01H 43/00)

Владельцы патента RU 2546315:

Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" (RU)

Изобретение относится к способам управления шаговыми двигателями с персонального компьютера по USB-каналу, использующим микроконтроллер с USB-интерфейсом. Технический результат заключается в обеспечении возможности квазиодновременного управления шестнадцатью шаговыми двигателями с персонального компьютера по шине USB. Для этого в предложенном способе для квазиодновременного управления шестнадцатью шаговыми двигателями по программе с персонального компьютера предлагается использовать подключаемый к микроконтроллеру дешифратор для выбора одного из шаговых двигателей, непосредственно управляемых цифровым кодом, поступающим из памяти микроконтроллера в добавленные D-триггеры, выходы которых связаны с усилителями двигателей. 10 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к способам управления шаговыми двигателями по USB-каналу, использующим микроконтроллер с USB-интерфейсом.

Известен способ управления шаговым двигателем по USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина персонального компьютера) [1], заключающийся в том, что управляющая программа, разработанная на высокоуровневом языке программирования Паскаль для персонального компьютера, способна записывать данные в последовательный порт [2]. Персональный компьютер (ПК) по программе формирует пакет данных, содержащий информацию о направлении поворота и количестве шагов ротора шагового двигателя. Сформированный пакет данных записывается в последовательный порт и отсылается драйвером порта по USB-каналу в микроконтроллер (МК) [3], где данные обрабатываются и преобразуются в сигналы управления в виде бинарного кода, поступающего в драйвер шагового двигателя. Драйвер осуществляет цифроаналоговое преобразование, усиление сигналов управления и защиту микроконтроллера от самоиндукций обмоток.

К недостаткам способа следует отнести ограничение по количеству подключаемых двигателей, определяемое разрядностью микроконтроллера, а также возможностью одновременного управления только одним шаговым двигателем, что обусловлено неуниверсальностью управляющей устройством программы.

Задачей изобретения является разработка способа квазиодновременного управления шестнадцатью шаговыми двигателями с персонального компьютера по шине USB через микроконтроллер.

Для решения задачи изобретения предлагается использовать новый формат пакета данных, отсылаемого по интерфейсу USB из персонального компьютера в микроконтроллер; дешифратор (интегральная микросхема (ИМС) типа КР1533ИД3) для определения адресов шаговых двигателей; D-триггеры (ИМС типа К155ТМ8) для хранения и выдачи двоичного кода, определяющего направление поворота роторов шаговых двигателей [4].

Модифицированный пакет данных, формируемой программой ПК, имеет следующий формат: [адрес шагового двигателя] [направление вращения ротора][количество шагов]. Адреса шаговых двигателей обозначаются буквами английского алфавита, пример обозначения представлен на фиг.2. Каждый новый пакет данных записывается функцией Delphi WriteFile в последовательный порт, открываемый функцией Delphi CreateFile [5]. Пакеты данных записываются в соответствующие адресам шаговых двигателей ячейки оперативной памяти МК, формируя массив информации для управления шаговыми двигателями.

Программное обеспечение МК использует два массива данных. Первый массив, формируемый в оперативной памяти МК при его инициализации (запуске) МК, состоит из 16 строк и 9 столбцов, в каждой строке которого, соответствующей номеру шагового двигателя, хранится информация о количестве шагов в десятичной форме исчисления (формат: [число] [число]), направлении вращения ротора шагового двигателя (формат: [R] либо [L]), адресе двигателя в двоичном коде (формат: [число] [число] [число] [число]), флаге исполнения, информирующем о выполнении или невыполнении шагов, в двоичном коде (формат: [число] (0 - если все шаги исполнены двигателем)) и номере строки второго массива в десятичной форме исчисления (формат: [число]). Пример приведен на фиг.3.

Второй массив содержит четыре стандартных комбинации бинарного кода для поворота роторов шаговых двигателей [6]. Пример приведен на фиг.4.

Микроконтроллер формирует на подключенных к дешифратору выходах, четырехразрядную бинарную комбинацию, соответствующую определенному D-триггеру, и сигналы включения/отключения разрешения дешифрации, подаваемые на входы ИМС КР1533ИД3 (дешифрация разрешена при подаче напряжения низкого уровня). Дешифратор на одном из шестнадцати выходов, подключаемых к D-триггерам, формирует перепад сигнала, который на входе синхронизации (вход С D-триггера) ИМС К155ТМ8 инициализирует (запускает) запись в память D-триггера четырехразрядного бинарного кода, поступившего из МК по шине данных и управляющего шаговым двигателем.

Сигналы с информационных выходов D-триггеров являются управляющими для шаговых двигателей и поступают на соответствующие усилители.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в отличие от известного способа управления шаговым двигателем по каналу USB через микроконтроллер [фиг.1], в пакеты данных, поступающих из персонального компьютера в микроконтроллер, вводится адрес, декодируемый добавляемым в схему дешифратором, который выбирает один из шестнадцати шаговых двигателей, непосредственно управляемых цифровым кодом, поступающим из микроконтроллера в добавленные D-триггеры, выходы которых связаны с усилителями двигателей [фиг.5] [фиг.6].

Работоспобность предложенного способа проверена в системе моделирования электрических процессов Multisim 8, где была построена схема управления шестнадцатью шаговыми двигателями через микроконтроллер [фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10]. При моделировании в реальном масштабе времени в микроконтроллере DD1 вырабатывался четырехразрядный код, который подавался на дешифратор DC1, и сигналы включения/отключения разрешения дешифрации. Дешифратор генерировал сигнал выбора соответствующего D-триггера (ТТ1-ТТ16). Квазиодновременно микроконтроллер вырабатывал четырехразрядный код, соответствующий направлению поворота ротора шагового двигателя, который по шине данных BUS1 подавался на все D-триггеры, но записывался только в тот, адрес которого определялся дешифратором. Для индикации выходных сигналов к D-триггерам подключались светодиоды.

Достоинством разработанного способа является возможность управления шестнадцатью шаговыми двигателями по USB-каналу квазиодновременно. Проведенное моделирование доказало физическую возможность управления шестнадцатью шаговыми двигателями квазиодновременно.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. http://pic.rkniga.ru/shemotehnika/kompyuter/240-upravlenie-shagovym-dvigatelem-cherez-usb.html

2. М. Сухарев. Золотая Книга DELPHI. С обновлениями до версии 2010. - СПб.: Наука и Техника, 2010. - 1040 с.

3. Агуров П.В. Практика программирования USB. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 624 с.

4. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. 2-е изд., испр. - Челябинск: Металлургия, Челябинское отд., 1989. 352 с.

5. Кузан Д.Я., Шапоров В.Н. Wim32 API в Delphi. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 368 с.

6. Прокопенко В.С. Программирование микроконтроллеров ATMEL на языке С.- К.: «МК-Пресс», СПб.: «КОРОНА-ВЕК», 2012. - 320 с.

Способ управления шаговым двигателем по USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина персонального компьютера) заключается в том, что программа, разработанная на высокоуровневом языке программирования Паскаль, на персональном компьютере формирует пакет данных, содержащий информацию о направлении поворота и количестве шагов ротора шагового двигателя, который записывается программой в виртуальный последовательный порт и его драйвер, затем отсылает пакет данных по USB-каналу в микроконтроллер, где он обрабатывается для выработки сигналов управления в виде бинарного кода, поступающего в драйвер шагового двигателя для цифроаналогового преобразования, усиления и защиты микроконтроллера от самоиндукций обмоток,
отличается тем, что пакет данных, формируемый программой на персональном компьютере, состоит из трех частей, первая из которых определяет адреса шаговых двигателей и обозначается символами английского алфавита, вторая часть определяет направления поворота роторов и состоит из одного символа R-вправо или L-влево, а третья часть определяет количество шагов и обозначается числом в десятичной системе счисления, затем пакет данных отсылается по USB-каналу в микроконтроллер, четыре цифровых выхода которого выделяются для записи адресов шаговых двигателей, подключаемых к дешифратору, выполняющему расшифровку адреса и квазиодновременно вырабатывающему селектирующие сигналы в виде перепадов уровней сигналов, разрешающих запись в D-триггеры четырехразрядной информации, пришедшей по общей шине данных D-триггеров из микроконтроллера и указывающей на направление поворота ротора, с ее последующим сохранением в D-триггере и поступлением на входы драйверов, где проводится ее цифроаналоговое преобразование, усиление и вывод на шаговые двигатели, что позволяет осуществлять квазиодновременное управление шестнадцатью шаговыми двигателями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологиям управления устройствами отображения. Техническим результатом является обеспечение управления контентом, просматриваемым множеством пользователей с использованием одного устройства дистанционного управления.

Группа изобретений относится к области обнаружения протечек. Технический результат заключается в создании средств обнаружения протечки с использованием четырехпроводных кабелей.

Группа изобретений относится к управлению нефтедобычей. Технический результат заключается в создании надежного способа информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени и автоматизированной системы для осуществления этого способа, обеспечивающих непрерывный мониторинг с получением достоверной информации в реальном масштабе времени в любой заданный момент времени, с возможностью своевременного обнаружения отклонений от заданных режимов работы любого из «n» подключенных к заявленной автоматизированной системе исполнительных механизмов, а также с возможностью выбора оптимальных режимов работы исполнительных механизмов как в месте расположения этих исполнительных механизмов и устройств обработки и преобразования информации, а также в любой географической точке, где может быть обеспечена мобильная связь на устройствах, которые могут быть подключены на основании заявляемого изобретения как мобильные устройства связи, устройства визуализации данных, и возможностью управления работой исполнительных механизмов.

Изобретение относится к области телемеханики и автоматизированных систем измерения, контроля, регулирования, диагностики и управления удаленными объектами, а именно к системам коррозионного мониторинга объектов электрохимической защиты магистральных газопроводов, в частности установок катодной защиты.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при создании систем управления авиационными объектами, изделиями ракетно-космической техники и робототехническими комплексами, работающими в экстремальных условиях (широкий диапазон изменения температур от -60 до +125°C, механические воздействия в виде ударов и широкополосной вибрации) в полях ионизирующего излучения.

Изобретение относится к горнодобывающей, обогатительно-металлургической и химической областям промышленности и может быть использовано в автоматических системах аналитического контроля при измерении жидких проб в виде суспензий, фильтратов и растворов.

Изобретение относится к системе ситуационно-аналитических центров организационной системы. Технический результат заключается в повышении эффективности процесса принятия решений за счет автоматизированной выработки сценариев решения проблемных ситуаций.

Изобретение относится к способу поддержки деятельности организационной системы. Технический результат заключается в повышении эффективности управления информационной поддержкой деятельности организационной системы за счет автоматического выполнения оценки показателей эффективности деятельности организационной системы и автоматического управления объектами поддержки организационной системы с учетом выполненной оценки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в энергетических системах. Технический результат заключается в улучшении управления сетями электроэнергетической системы.

Изобретение относится к способу автоматического управления. Техническим результатом является простота реализации, улучшение качества регулирования, повышение надежности функционирования за счет существенного уменьшения количества правил и более оперативного управления.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к робототехнике, и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат заключается в создании способа многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза мехатронно-модульных роботов. Способ создания мехатронно-модульного робота, в котором при проведении синтеза структуры многоинвариантной модели мехатронно-модульных роботов и последующем фиксировании полученных оптимальных решений рассматривают множество проектных элементов и вводят соответствующие альтернативные переменные путем представления дискретных чисел, соответствующих этим элементам, в двоичном исчислении, после чего обозначают количество модулей, объединяемых в один робот, преимущественно без четко выраженной структуры, и обеспечивают сопряжение каждого нового модуля с ранее собранными вдоль выбранного направления и стыковку его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение. 4 ил.

Изобретение относится к способу и устройству управления модулем, выполненным, в частности, в виде прибора автоматизированной системы с интерфейсом связи на стороне модуля. Технический результат - эффективное управление приборами автоматизированных систем. Изобретение предусматривает блок управления со средствами стыковки для разъемного крепления блока управления к модулю, со средством ввода и выдачи для ввода и выдачи информации, с первым интерфейсом связи, который при закрепленном блоке управления соединен с интерфейсом связи со стороны модуля и сконструирован для обмена данными между блоком управления и модулем, а также соединен со вторым интерфейсом связи для связи с отдельным блоком управления. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к робототехнике, и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат заключается в повышении эффективности ориентации в окружающей среде реконфигурируемых мехатронных устройств, преимущественно мехатронно-модульных роботов. Мехатронно-модульный робот состоит как минимум из двух сопряженных между собой модулей, предпочтительно двух и более, первичного и вновь с ним сопрягаемого/ых, при этом сопряжение каждого нового модуля с ранее собранным/и осуществлено вдоль выбранного направления и обеспечено стыковкой его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к робототехнике, и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат заключается в повышении эффективности ориентации в окружающей среде реконфигурируемых мехатронных устройств, преимущественно мехатронно-модульных роботов. Мехатронно-модульный робот состоит, как минимум, из двух сопряженных между собой модулей, предпочтительно двух и более, первичного и вновь с ним сопрягаемого/ых, при этом один из двух сопрягаемых между собой модулей, преимущественно первичный, является управляющим по отношению к другому/им, вторичному/ым, с ним стыкуемому/им, причем указанная иерархия в структуре мехатронно-модульного робота соблюдается при последующем сопряжении модулей до формирования окончательной структуры мехатронно-модульного робота, при этом сопряжение каждого нового модуля с ранее собранным/и осуществлено вдоль выбранного направления и обеспечено стыковкой его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к робототехнике. Технический результат заключается в устранении указанных недостатков и создании мехатронно-модульного робота и способа многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза мехатронно-модульных роботов для его создания, применение которых позволит ускорить процесс синтеза, а также повысить эффективность ориентации в окружающей среде и надежность работы создаваемых мехатронных устройств, преимущественно мехатронно-модульных роботов. Мехатронно-модульный робот состоит, как минимум, из двух сопряженных между собой модулей, при этом один из двух сопрягаемых между собой модулей является управляющим по отношению к другому/им, вторичному/ым, с ним стыкуемому/им, причем указанная иерархия в структуре мехатронно-модульного робота соблюдается при последующем сопряжении модулей до формирования окончательной структуры мехатронно-модульного робота, при этом сопряжение каждого нового модуля с ранее собранным/и осуществлено вдоль выбранного направления и обеспечено стыковкой его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат заключается в повышении надежности и работы создаваемых мехатронно-модульных роботов. Мехатронно-модульный робот состоит из совокупностей сопряженных между собой тождественных модулей, каждая из которых состоит из сопряженных между собой модулей, имеющих интерфейсные площадки для стыковки, при этом один из двух сопрягаемых между собой модулей является управляющим по отношению к другому/им, с ним стыкуемому/им, причем указанная иерархия в структуре совокупностей мехатронно-модульного робота соблюдается при последующем сопряжении совокупностей до формирования окончательной структуры мехатронно-модульного робота. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к области электротехники. Технический результат заключается в увеличении производительности и надежности грузовых платформ за счет локализации объектов в режиме реального времени внутри складских сооружений и за счет увеличения количества одновременно отслеживаемых на складе грузовых платформ. Для этого предложены способ и устройство автоматического контроля перемещения складских грузовых платформ, в которых суть сводится к обработке информации результатов контроля в N контрольных точках, при этом разбивают складское помещение на зоны размещения складских грузовых платформ, в этих зонах задают контрольные точки присутствия складских грузовых платформ, которые последовательно нумеруют, масштабируют токи от каждой контрольной точки, масштабированные токи от каждой контрольной точки суммируют в точке суммирования и передают через канал связи в орган обработки информации, где преобразуют данный ток в пропорциональное напряжение, из которого вычитается напряжение, пропорциональное суммарным координатам уже размещенных в помещении склада складских грузовых платформ, и по величине напряжения идентифицируют координаты i положения складских грузовых платформ. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам управления различными процессами технологического комплекса с обеспечением наилучших критериев качества при регулировании. Техническим результатом является обеспечение более точного и гибкого процесса регулирования. Предложен способ моделирования технологических процессов на газовом промысле, заключающийся в том, что в технологической системе инициируют переходный процесс путем изменения положения исполнительного механизма, фиксируют параметры технологической системы в момент начала переходного процесса, в середине периода переходного процесса, в конце переходного процесса и на основе зафиксированных параметров осуществляют построение модели зависимости периода переходного процесса от положения исполнительного механизма с использованием аппроксимации полиномом третьего порядка, а также построение модели зависимости изменения технологического параметра от времени с использованием аппроксимации полиномом второго порядка, повторяют цикл для нескольких последовательных положений исполнительного механизма, рассчитывают на основании получившегося набора полиномов коэффициенты ПИД-регулятора. 3 ил.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат заключается в обеспечении многоальтернативной оптимизации моделей за счет автоматизации структурного синтеза мехатронно-модульных роботов. Синтез осуществляют как минимум из двух совокупностей сопряженных между собой тождественных модулей и фиксировании оптимальных решений, вводят соответствующие альтернативные переменные путем представления дискретных чисел, соответствующих этим элементам, в двоичном исчислении, после чего обозначают количество модулей, объединяемых в один робот, преимущественно без четко выраженной структуры, и сопрягают и стыкуют каждый новый модуль с ранее собранными вдоль выбранного направления его первой интерфейсной площадки с одной из свободных площадок элементов конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение. Для нахождения максимального значения функции используют рандомизированный алгоритм многоальтернативной оптимизации. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к робототехнике, и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат заключается в создании мехатронно-модульного робота, применение которого позволит ускорить процесс синтеза, а также повысить эффективность ориентации в окружающей среде и надежность работы создаваемых мехатронных устройств, преимущественно мехатронно-модульных роботов. Мехатронно-модульный робот состоит как минимум из двух сопряженных между собой модулей, предпочтительно двух и более, первичного и вновь с ним сопрягаемого/ых, при этом один из двух сопрягаемых между собой модулей, преимущественно первичный, является управляющим по отношению к другому/им, вторичному/ым, с ним стыкуемому/им, причем указанная иерархия в структуре мехатронно-модульного робота соблюдается при последующем сопряжении модулей до формирования окончательной структуры мехатронно-модульного робота, при этом сопряжение каждого нового модуля с ранее собранным/и осуществлено вдоль выбранного направления и обеспечено стыковкой его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх