Шаговый электропривод
Союз Советсиик
Социалистические
Рес убпи
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено. 22. 03. 76 (21) 2344580/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 15.06.82. Бюллетень М 22
Дата опубликования описания 17.06.82 (51)М, Кл.
G 05 В 11/01
1Ьеударетееиай кепитет
СИР во аемн «зебретееее и открытк11, (53) УДК 62-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения
I, Г. Н. Бобров и M -И. Шишков
I = с
Специальное конструкторское бюро биологического приборостроения АН СССР (71) Заявитель (54) ЩАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
Изобретение 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 микроскопах.
Известен шаговый электропривод, содержащий электрострикционный шаговый двигатель, движущий элемент которого снабжен измерителем приращения длинЫ и стопорными устройствами, и источником питания (1).
Наиболее близким к предлагаемому
15 по технической сущности является шаговый электропривод, содержащий генератор прямоугольных импульсов, интегратор, первый вход которого соединен с первым входом исполнительного механизма, и последовательно соединенные задатчик, триггер и первый ключ (21.
Однако иэ,".,естный привод обладает невысокой точностью при отработке пе2 ремещений, не равных целому числу ша-, гов.
Цель изобретения - повышение точности электропривода.
Поставленная цель достигается тем, что в электроприводе установлены последовательно соединенные одновибратор, элемент ЗИ и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом пер» вого ключа и вторым входом исполни" тельного механизма, а выход — со входом задатчика перемещения, второй вход триггера соединен со входом одновибратора, а выход триггера соединен совторым входом элемента ЗИ, третий вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, а выходсо входом интегратора, второй выход которого соединен со вторым входом первого ключа, причем интегратор выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя кода с избыточными разрядами и преобразователя
3 93587 код-напряжения, кроме того, в нем установлен Ълемент 2И-2ИЛИ, входы которого соединены с соответствующими выходами интегратора,, а выход - с третьим входом второго ключа.
На чертеже представлена блок-схема устройства.
Блок-схема содержит генератор прямоугольных импульсов 1, одновибратор 2, триггер 3, элемент ЗИ 4, преобразователь кода 5, преобразователь код"напряжения 6, пьезоэлемент 7, стопорные устройства 8, задатчик 9, первый и второй ключи 10 и 11, weмент 2И-2ИЛИ 12, интегратор f3, ис- 1 волнительный механизм 14, клемма установки исходного состояния 15, клеь| ма "Пуск" 16, („...0 „ выходы раэряS дов преобразователя кода 5.
Предлагаемый электропривод работает следующим образом. Для установки электропривода в исходное состоя ние на клемму l5 подается импульс напряжения, при этом на выходе триг" гера 3 устанавливается потенциал логического нуля, на выходах всех разрядов Q ...Q преобразователя кода 5, а также во всех разрядах счетчика. в задатчике перемещения 9 устанавливаются логические нули. В электроприводе в качестве задатчикв 9 применяется цифровой эадатчик перемещения, соотоящий из счетчика импульсов, набора переключателей, связанных с
его выходами, и блока совпадения. зз
При подаче импульса "Пуск" на клемму 16 на выходе триггера 3, входе элемента ЗИ 4 и управляющем входе ключа 10 устанавливается логическая
ie единица. Ключ 10, в свою:очередь включает одно из стопорных устройств 8 и сполни тельного механизма 14. Си гнал
"Пуск" с клеммы l6 подается также и на вход одновибратора 2, ори этом на время выдержки одновибратора 2 за45 прещается прохождение импульсов с выхода генератора 1 через элемент ЗИ 4 на вход преобразователя кода 5 в интеграторе 13. Время выдержки одновибратора 2 выбирается несколько большим, чем время срабатывания стопорных устройств 8 в исполнительном ме-..ханизме 14, что обеспечивает сохране. ние величины первого шага.
По окончании времени выдержки одновибратора 2 на двух входах элемента 3 и 4 устанавливаются логические единицы, на его третий вход по2 4 ступают импульсы от генератора 1, которые с выхода элемента ЗИ 4 поступают на входы преобразователя кода 5 и цифрового задатчика 9. Распределитель кода Джонсона 5 при этом интегрирует входные импульсы в коде Джонсона. C 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 Джонсона ° При зтон, задавая различные значения ЭДЭ в 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 (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 Джонсона 5. Ключ 10 управляющий стопорными устройствами 8, соединен с выходом разряда и преобразователя кода 5, поэтому переключение одного из стопорных устройств происходит при изменении состояния выхода разряда N.
Формула изобретения
5 9358
Наличие 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- 10 равляющему входу. этого ключа- подключен выход элемента 2И-2ИЛИ 12, входы которого присоединены к выходам раз, рядов Q<, Оы и О„, Q< распределителеи кода Джонсона 5 соответственно. При 1 этом счетчик в цифровом-задатчике .перемец ения 9 работает только при рабочем ходе исполнительного механиз ма 14. Для изменения направления движения электропривода необходимо пере- щ ключить вход ключа 10 на инвертированный выход .разряда Q> распределителя кода Джонсона 5 и реверсировать счетчик в цифровом задатчике перемещения 9. Остановка исполнительного 25 механизма 14 происходит автоматически при достижении набранного в цифровом задатчике перемещения 9 числа импульсов т.е. величина перемещения при известной величине единичной по- щ движки ). При этом на выходе цифрового
Мадатчика 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 подразумевается путь, пройденный исполнительным механизмом за время полного цикла в стопорных устройствах 8. Точность от55 работки заданного перемещения в предлагаемом электроприводе определяется количеством рабочих разрядов преобразователя кода Джон6 и может быть задана засона 5 ранее.
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 счет чего и возникает пауза. Величина паузы должна превышать длительность переходного процесса в стопорном уст" ройстве. Таким образом удается нейтрализовать влияние электромеханической постоянной стопорных устройств 8 на предельную частоту элементарных подвижек и повысить за счет этого точность 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 шийся тем, что, с целью повышения точности электропривода, в нем установлены последовательно соединенные одновибратор, элемент ЗИ и второй ключ, второй вход которого соединен, с выходом первого ключа. и вторым входом исполнительного механизма, а выход - с входом задатчика перемещения, второй вход триггера соединен с входом одновибратора, а выход триггера соединен 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 шийся тем, что интегратор выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя кода и преобразователя код-напряжение.
Электропривод по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения предельной частоты элект. ропривода, в нем установлен элемент
7 935872 8
2И-2ИЛИ, входы которого, соединены с Авторское свидетельство СССР соответствующими выходами интеграто- М 162594, кл. С 05 8 11/14;. 09.11.62. ра, а выход - с третьим входом второ. го ключа 2. Экспресс-информация."ЭлектриИсточники информации, ческие машины и аппараты", Г 3 от принятые во внимание при экспертизе 21 января 1970 г.
935872
Составитель Г.: Нефедова
Pegaxvoj C. Çàïåñî÷íìé Техреду И.Гайду Корректор 8. Бутяга
Заказ 4207/48 . Тираж 914 . Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
11)ОЯ Москва Ж-)5 Раушская наб. g. 4/5
Фиюмал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
