Система управления двухкоординатным объектом (стр. 2 из 5)
Когда величина входного напряжения превышает верхний порог срабатывания триггера Шмита, то в зависимости от знака входного напряжения либо на выходе DA1 (схема на нём запускается при входном импульсе напряжении отрицательной полярности), либо на выходе DA2 (схема на нём запускается при входном импульсе напряжения положительной полярности) формируется уровень напряжения, равный напряжению насыщения операционного усилителя. Это напряжение переводит в режим насыщения либо транзистор VT1 (VT5), либо транзистор VT2 (VТ6), что, в свою очередь, определяет по какому алгоритму будет совершаться работа дальше.
Далее сигнал идёт на логические элементы, определяющие работу двигателя (совершать реверс или работать в обычном режиме) с помощью которого осуществляется перемещение координатного стола. Если сигнал пришёл с регулятора по координате Х, то заготовка будет перемещаться вправо или влево в зависимости от знака сигнала (если сигнал идёт с регулятора по координате Y, то заготовка переместится вверх или вниз в зависимости от сигнала). В случае достижения координатным столом крайних положений срабатывают конечные переключатели J1 (J3) и J2 (J4), блокирующие работу двигателей. В этом случае вывести координатный стол из конечного положения можно только в ручном режиме
Шаговый привод реализован с помощью блока SMC-3, который вырабатывает импульсные сигналы, и 2-х блоков SMD-42, отвечающих за работу двигателей ДШИ-200 в соответствии с заложенной программой.
Разработка печатной платыдля стабилизации температурных режимов и центровки заготовки
Схема управления, реализованная с помощью печатной платы, обеспечивает требуемый алгоритм и преобразует аналоговый сигнал в цифровой с целью управления реверса ШД.
В данной работе предлагается устройство для стабилизации температуры и для центровки заготовки относительно нагревательного элемента.
Печатная плата, представленная на рис. 6,управляет схемой системы управления стабилизации температуры, показанной на рис. 4.
Печатная плата, представленная на рис. 7,управляет схемой системы управления координатным столом, показанной на рис. 5.
а)Таблица 1
Спецификация элементов, применяемых в плате для стабилизации температуры
| Обозначение | Наименование | Кол. | Прим. |
| R1 - R2 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-200 Ом | 2 | |
| R3 - R6 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-100 Ом | 4 | |
| R7 – R8 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-1 МОм | 2 | |
| R9 – R10 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-10 Ом | 2 | |
| R11 – R12 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-4.7 kОм | 2 | |
| R13 – R14 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-2 kОм | 2 | |
| DA1- DA2 | Операционный усилитель К140УД7 ТУ аА0.365.003 | 2 | |
| VD1 – VD2, VD5 – VD6,VD11 – VD14 | Диод КД521В дР 3.362.029 | 8 | |
| VD9 – VD10 | Стабилитрон 2С101А ТУ ТТ 3.362.142 | 2 | |
| VT1 – VT4 | Транзистор КТ3102Г | 4 | |
| DD1 | К155ЛА3 | 1 | |
| DD2 | К155ЛИ1 | 1 |
| № | Разъём |
| 1 | ключ К2 |
| 2 | кнопка J2 |
| 3 | кнопка J1 |
| 4 | ключ К3 |
| 5 | земля для R-S, VT4, VT8, «&1» |
| 6 | ENA – (для М) |
| 7 | земля для VT3 |
| 8 | ENA – (для М2) |
| 9 | ключ К5 |
| 10 | DIR - (для М2) |
| 11 | кнопка J3 |
| 12 | - Uпит (-5В) |
| 13 | вход ∆Х |
| 14 | земля для VD1 – VD4 |
| 15 | земля для VD5 – VD10, VD19 |
| 16 | вход ∆Y |
| 17 | ключ К6 |
| 18 | кнопка J4 |
| 19 | +Uпит (+5В) |
Рис. 7. Печатная плата для центровки заготовки.
Таблица 2.Спецификация элементов, применяемых в плате для центровки заготовки.
| Обозначение | Наименование | Кол. | Прим. |
| R1 - R2, R15 - R16 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-200 Ом | 4 | |
| R3 - R6, R17 - R20 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-100 Ом | 8 | |
| R7 – R8, R21 –R22 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-1 МОм | 4 | |
| R9 – R10, R23 – R24 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-10 Ом | 4 | |
| R11 – R12, R25 – R26 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-4.7 kОм | 4 | |
| R13 – R14, R15 – R16 | Резистор ГОСТ 11324-65 ОМЛТ 0,125-2 kОм | 4 | |
| DA1- DA4 | Операционный усилитель К140УД7 ТУ аА0.365.003 | 4 | |
| VD1 – VD8, VD11 –VD18 | Диод КД521В дР 3.362.029 | 16 | |
| VD9 – VD10, VD19 – VD20 | Стабилитрон 2С101А ТУ ТТ 3.362.142 | 4 | |
| VT1 – VT8 | Транзистор КТ3102Г | 8 | |
| DD1 | К155ЛА3 | 1 | |
| DD2 | К155ЛИ1 | 1 |
Операционные усилители на печатной плате - это корпуса DA1 – DA4.
R-S триггер реализован с помощью микросхемы К155ЛА3 и
представлен в корпусе DD1.
Рис. 9. Микросхема К155ЛА3 и реализация на ней R-S триггера.
1, 13 – входы R1 и R22, 12 – входы S1 и S2
3, 11 – выходы Q1 и Q2
4, 10 – входы
5,9 – входы S1 и S2
6, 8 – инвертирующие выходы Q1 и Q2
7 – земля
14 – питание « + 5В».
Рис. 10. Корпус DD1 – R-S триггер.
Для элементов «&» используется микросхема К155ЛИ1, представленная корпусом DD2.
Рис. 11. Микросхема К155ЛИ1 и корпус элементов «&» - DD2.
Разработка схемы управления шаговым электроприводом для регулирования натяжения нитей в процессе ленточного снования
Реализуем перемещение регулирующего органа. Для этого составим функциональную схему системы управления регулирующим органом (рис. 12).Она состоит из релейного регулятора и схемы управления шаговым электродвигателем ДШИ-200-3. Генератор формирует сигналы требуемой амплитуды и формы. Сигнал управления идет на логический блок, с которого поступает на инвертор (коммутатор), связанный с шаговым двигателем, отвечающим за перемещение регулирующего органа.
Рис. 12. Функциональная схема системы управления регулирующим органом.
Информация о величине натяжения поступает в виде аналогового сигнала, принимающего либо положительное, либо отрицательное значение. Этот сигнал поступает на вход релейного регулятора, выполненного в виде триггера Шмита, обеспечивающего статическую характеристику реального реле с зоной нечувствительности и с гистерезисом. Шаговый двигатель работает в реверсивном режиме, обеспечивая перемещение регулирующего органа в направлении уменьшения величины ошибки.
Принципиальная электрическая схема управления шаговым электроприводом представлена на листе 17.
Анализ работы принципиальной электрической схемы управления
Данная схема реализуется на основе шагового электропривода с микропроцессорным управлением. Схема стыкует шаговый двигатель с датчиком натяжения; обеспечивает требуемый алгоритм управления. Регулятор, реализованный на операционных усилителях, обеспечивает следующую статическую характеристику (рис. 13):
Рис. 13. Статическая характеристика регулятора.
Зона нечувствительности определяется величиной напряжения, падающего на открытых диодах VD1 и VD2, равного примерно 0,3 – 0,4 В.
Когда величина входного напряжения превышает верхний порог срабатывания триггера Шмита, то в зависимости от знака входного напряжения либо на выходе DA1 (схема на нем запускается при входном импульсе напряжения отрицательной полярности), либо на выходе DA2 (схема на нем запускается при входном импульсе напряжения положительной полярности) формируется уровень напряжения, равный напряжению насыщения операционного усилителя. Это напряжение переводит в режим насыщения либо транзистор VT1, либо транзистор VT2. Далее сигнал поступает на RS-триггер и элемент «И». Затем идет на блок управления SMD-42, связанный с контроллером SMC-3-1, потом поступает на шаговый двигатель ДШИ-200-3, отвечающий за перемещение регулирующего органа, соединенного с парой валиков.
Двигатель вращается в одну сторону при наличии нулей на входах DIR-, ENA-. При появлении на входе DIR- единицы двигатель совершает реверс.
Пусть с датчика натяжения поступает сигнал
, тогда работает верхняя часть схемы. Высокий уровень (логическая 1) приходит на базу транзистора VT1, далее 1 идет на вход RRS-триггера и вход элемента «И», на выходе триггера будет 0 (на входе S – 0), который приходит на вход DIR-. При этом на входе ENA- присутствует логический 0. Двигатель вращается в одну сторону.Пусть с датчика натяжения поступает сигнал
, тогда работает нижняя часть схемы. Высокий уровень (логическая 1) приходит на базу транзистора VT2, далее 1 идет на вход SRS-триггера и вход элемента «И», на выходе триггера будет 1 (на входе R – 0), которая приходит на вход DIR-. При этом на входе ENA- присутствует логический 0. Двигатель совершает реверс.В случае достижения регулирующим органом крайних положений срабатывают конечные переключатели J1 и J2, блокирующие работу двигателя. В этом случае вывести регулирующий орган из конечного положения можно только в ручном режиме, для чего можно использовать кнопки выносного пульта К2 и К3.