Принципиальная схема электропривода с ЧПУ

Опубликовано admin мая 5, 2013 в Роботетхника

В нее входят три четырехразрядных регистра, собранных на микросхемах К155ТМ2, трехразрядный счетчик, собранный на той же микросхеме, мультивибратор и схема управления, собранные на микросхемах K155J1A3. Компаратор ЦАП собран на операционном усилителе КР1401Д1Б. Датчик угла поворота связан с валом электродвигателя. Электромагнитное реле, контакт которого разрывает цепь питания электродвигателя, срабатывает от положительного сигнала, поступающего с операционного усилителя на двухкаскадный транзисторный усилитель мощности (VTl, VT2).

Задание программы осуществляется с помощью двенадцати переключателей SA1—SA2, разбитых на три группы по четыре переключателя в каждой. Имеются также переключатели SA13 и SA14, управляющие работой счетчика и регистра.

Порядок работы схемы управления микроэлектродвигателем следующий. Запись программы происходит только в том случае, если переключатель SA14 находится в верхнем положении, в нижнем положении он подает сигнал установки регистров в нулевое положение. В верхнем положении переключателей SA1—SA12 на триггеры регистров подается 1, в нижнем положении — 0. Индикация состояния третьего (правого по схеме) регистра, входящего в ЦАП, осуществляется четырьмя светодиодами, подключенными к инверсным выходам триггеров элементов. DD5 — DD6.

Для того чтобы заданную программу можно было менять под действием импульсов сдвига, переключатели SA 1—SA12 переводят в верхнее положение. Информация в регистрах сохраняется. Порядок выполнения программы, как уже говорилось, следующий — сначала реализуется код второго регистра, потом первого, третьего, опять второго и т. д.

Разрешение на работу счетчика подается переключателем SA13. Длительность счетных импульсов мультивибратора, собранного на микросхеме DD2, равна примерно 1 с. Такой низкий темп работы выбран специально, чтобы можно было проследить за процессом смены кодов программы.

В процессе сдвига программы на регистре ЦАП (второй регистр) появляются коды, не соответствующие заданной программе. Например, прежде чем произойдет смена, допустим, кода второго регистра 1011 на код первого регистра 0110, на ЦАП поступят следующие коды: 0101, 1010, 1101, и только после четвертого импульса появится нужный код ОНО. Для того чтобы электродвигатель не реагировал на ложные сигналы, нужно отключать напряжение с компаратора на период смены программ. Это осуществляется с помощью путевого выключателя (он на схеме не показан), расположенного в начальном положении датчика угла поворота.

Работа электропривода в режиме «обучения». Электропривод с числовым программным управлением может работать в режиме «обучения», соответственно и робот, для которого он предназначен, может самообучаться. Этот интересный режим работы реализуется с помощью АЦП. Обучение электродвигателя и, соответственно, робота происходит, как принято говорить в робототехнике, по первому циклу работы. Это значит, что достаточно один раз (один цикл) «показать» порядок работы, и он в дальнейшем будет точно повторять заданные движения до тех пор, пока не выполнит всю работу или пока его не выключат. Обучение по первому циклу проводит человек-оператор.

Повороты степеней подвижности манипулятора конструируемого учебного робота на нужные углы производятся с пульта оператора. При выполнении каждой команды электронная цифровая схема переводит заданный оператором угол поворота в цифровой код. После выполнения первого цикла работы, состоящего из трех команд, в электронной памяти схемы управления записывается числовая программа, которая затем автоматически выполняется манипулятором. Таким образом осуществляется его обучение.

Достоинства подобного режима обучения очевидны — отпадает необходимость в программисте. Особенно большой выигрыш получается, если необходимо программировать сложные движения роботов, занятых, например, такой трудоемкой и вредной для здоровья человека работой, как покраска кузова легкового автомобиля.

Рассмотрим, как можно практически осуществить работу электропривода в режиме обучения. На принципиальной схеме блок АЦП является частью ранее рассмотренной схемы ЦАП. Новым в схеме является четырехразрядный счетчик (DD11—DD12), собранный по такой же схеме, что и счетчик сдвигающих импульсов. Счетчик АЦП подключается к компаратору с помощью диодов, образующих элемент ИЛИ на четыре входа. Применение его избавляет от ненужных связей выходов счетчика с выходами регистра (DD5, DD6). Включенные таким образом диоды называют развязывающими.

Включение режима обучения осуществляется переключателем SA15. Если он находится в нижнем положении, то счетчик переводится в нулевое состояние. При переводе переключателя в верхнее положение на счетчик начинают поступать импульсы мультивибратора (DD9) через элемент И — НЕ (DD 10.3).

В режиме обучения величина выходного напряжения компаратора первоначально имеет положительный знак, так как положительное напряжение подается с потенциометрического датчика угла поворота на неинвертирующий вход. В момент, когда происходит уравнивание величин напряжения, на выходе появляется нулевое напряжение, и в следующее мгновение устанавливается отрицательное напряжение, так как компаратор «проскакивает» нулевое значение. Появившийся нулевой потенциал прекращает подачу импульсов на счетчик через элемент DD 10.3. Двоичный код остановившегося счетчика в этом случае соответствует постоянному напряжению потенциометрического датчика и, соответственно, углу поворота вала электродвигателя и его редуктора.

В приведенной принципиальной схеме не показаны цепи, обеспечивающие запись двоичного кода счетчика в регистры, так как это значительно осложнило бы ее. Приступать к реализации режима обучения рекомендуется только после того, как робот «научится» выполнять цифровую программу, заданную оператором.