В
Делитель частоты
Д - Делитель, служит для выравнивания периода импульсов, поступающих с
интерполятора. Он построен на микросхеме DD6 (К155ИЕ7), описание см. БУ. Делитель соберем по стандартной
схеме.
Генератор импульсов
Генератор импульсов, служит для вырабатывания импульсов. Частота
генерации 120кГц. Генератор собран на трех элементах И, собранных в одном
корпусе в микросхеме DD1
(К155ЛА3) (см. ниже).
Расчёт
параметров генератора производим по формуле , которая
была взята из [1] и служит для расчёта данного генератора.
Примем
C = 100 пФ, c таким расчетом, чтобы
сопротивление было не менее 500 Ом, чтобы ток через элементы микросхемы не
превысил 10 мА, тогда по формуле
По
мощности сопротивление выберем по максимальной мощности, которую может
генератор потребить: P=U*I=5*0.01=0,05Вт, следовательно сопротивление выберем
на 0,125Вт
Из стандартных выбираем конденсатор МБМ-1-160-100 пФ, и резистор
МЛТ-0,125-27 кОм.
Цоколевка микросхемы К155ЛА3
Информация о пути, который должен пройти двигатель от ЭВМ подаётся в
счётчик, т.е. загружается число (информация о пути). Также приходит импульс на
вычитающий вход счётчика с делителя частоты. При достижении 0 - счёта счётчик
подаёт информацию (сигнал) на сброс буферного устройства.
Счетчик
С - Счётчик, служит для отсчёта пути, который должен пройти двигатель.
Счетчик выполнен на трёх микросхемах DD3,DD4,DD5 (К155ИЕ7) представляющих собой
четырехразрядные реверсивные счётчики, соединенных для увеличения разрядности и
имеющих общие вывода "параллельная загрузка" - V и "сброс" - R.
Импульсные тактовые входы для счета на увеличение +1 (вывод 5) и на
уменьшение -1 (вывод 4) в этих микросхемах раздельные. Состояние счетчика
меняется по положительным перепадам тактовых импульсов от низкого уровня к
высокому на каждом из этих тактовых входов.
Для упрощения построения счетчиков с числом разрядов, превышающем четыре,
обе микросхемы имеют выводы окончания счета на увеличение (вывод 12) и на
уменьшение (вывод 13). От этих выводов берутся тактовые сигналы переноса и
замена для последующего и от предыдущего четырехразрядного счетчика.
Дополнительной логики при последовательном соединении этих счетчиков не
требуется: выводы >15 и <0 предыдущей микросхемы присоединяются к выводам
+1 и -1 последующей. По входам разрешения параллельной загрузки V и сброса R запрещается действие тактовой последовательности, и даются
команды загрузки четырехразрядного кода в счетчик или его сброса.
Если на вход -1 подается импульсный перепад от низкого уровня к высокому
(дается команда на уменьшение - down),
от содержимого счетчика вычитается 1. Аналогичный перепад, поданный на входе
+1, увеличивает (up) счет на 1.
Если для счета используется один из этих входов, на другом тактовом входе
следует зафиксировать напряжение высокого логического уровня. Первый триггер
счетчика не может переключиться, если на его тактовом входе зафиксировано
напряжение низкого уровня. Во избежание ошибок «earn» направление счета следует в моменты, когда
запускающий тактовый импульс перейдёт на высокий уровень, т. е. во время
плоской вершины импульса.
На выходах >15 (окончание счета на увеличение, вывод 12) и <0
(окончание счета на уменьшение, вывод 13) нормальный уровень - высокий. Если
счет достиг максимума с переходом следующего тактового перепада на вход -1 от
высокого уровня к низкому на выходе <0 появится низкое напряжение. После
возврата напряжения на тактовом входе -1 к высокому уровню напряжение на выходе
<0 останется низким еще на время, соответствующее двойной задержке
переключения логического элемента ТТЛ.
Аналогично на выходе +1 появляется напряжение низкого уровня, если на
вход <0 пришел счетный перепад низкого уровня. Импульсные перепады от
выходов +1 и -1 служат, таким образом, как тактовые для последующих входов +1 и
-1 при конструировании счетчиков более высокого порядка. Такие многокаскадные
соединения счетчиков ИЕ7 не полностью синхронные, поскольку на последующую
микросхему тактовый импульс передается с двойной задержкой переключения.
Если на вход разрешения параллельной загрузки L (вывод 11) подать напряжение низкого уровня, то код,
зафиксированным ранее на параллельных входах Dl - D4,
загружается в счетчик и появляется на его выходах 1-8 независимо от сигналов на
тактовых входах. Следовательно, операция параллельной загрузки - асинхронная.
Параллельный запуск триггеров запрещается, если на вход сброса R подано напряжение высокого уровня.
На всех выходах установится низкий уровень. Если во время (и после) операции
сброса и загрузки придет тактовый перепад (от лог. 0 к лог. 1), микросхема
примет его как счетный.
Сигнал запрета импульсов снимается при одновременном переходе счетчиков
через 0, для этого на выход счетчика ставим дополнительную логику 3ИЛИ-НЕ
(К155ЛЕ4), ее описание приводится ниже.
Таблица истинности счетчика К155ИЕ7 приведена в разделе БУ.
Цоколевка микросхемы К155ЛЕ4
Электронный коммутатор
ЭК - Электронный коммутатор, служит для создания коммутационной функции
фаз двигателя.Электронный коммутатор в данном случае реализован на дешифраторе DD9 (К155ИД1), счетчике (К155ИЕ7) и
логике (К155ЛА3).
Для создания требуемой коммутационной функции (3ф, коммутация по одной
фазе) нужно обеспечить поочередное включение трех выходов дешифратора, для
этого используем реверсивный счетчик. Его выходной сигнал подадим на вход
дешифратора. Далее нужно обеспечить цикл счетчика равный трем. Для этого
соединим выход 3 дешифратора со сбросом счетчика, а выход Р- счетчика с его
входом V. При активации третьего вывода
дешифратора счетчик сбросится в 0 (активируется нулевой вывод дешифратора), а
при работе на вычитание следом за 0 активируется выход Р- счетчика и загрузит
число, выставленное на входах D. В
данном случае это «0010» -2.
Для согласования входов счетчика со схемой управления используем логику
2И-НЕ. Элементы соединяем так, чтобы на один из входов ЭК можно было подавать
сигнал направления, а на другой - тактовые импульсы.
Цоколевка микросхемы К155ИД1
УМ - Усилитель мощности
Усилители мощности служат для усиления сигнала от ЭК, т.к. он составляет
порядка 10мА, а IН двигателя = 1А.
Для усилителя подберем герконовое реле с требуемыми параметрами.
Возьмем реле РГК53 101С005 750 Ом:
Напряжение срабатывания 3,4В
Номинальное напряжение 5В
Напряжение отпускания 1В
Сопротивление обмотки 750 Ом
Ток управления 6,7 мА
Частота 100 кГц
Ток контактов до 1,25 А
. Описание работы схемы
От ЭВМ на БУU, загружается
семиразрядный код. По тактируемому импульсу происходит запись кода скорости в
БУU.
БУU выдаёт и держит код на
интерполяторе. С генератора импульсов подаётся сигнал на интерполятор, который
в зависимости от кода скорости с БУU выдаёт определённую частоту импульсов на делитель. Делитель уменьшает
частоту и при коде Q0=1, Q1=1, Q2=1, Q3=1 Q4=1 Q5=1 (U-max) на выходе мы снимаем требуемую нам
частоту 14кГц, что является максимальной скоростью шагового двигателя. На
счётчик от ЭВМ приходит пятиразрядный код определяющий длину пути. По приходу
кода и с сигналом с делителя начинается отсчёт пути. Когда счётчик обнуляется
(путь пройден) с него сигнал идёт на БУU обнуляя задание на скорость, двигатель стоит. Пока не
пройден путь (работает счётчик) импульсы заданной частоты (скорости) с делителя
поступают на реверсивный счетчик DD7.
Счетчик адресует входы дешифратора, на которые подается комбинация единиц и
нолей обеспечивающая заданное чередование фаз.
По тактирующим сигналам (для счетчика) происходит адресация входов
дешифратора, с которых идут сигналы, подаются на усилитель. В зависимости от
комбинации сигналов на входах DD11.1,
DD11.2 происходит прямой ход или
реверсивный. Сигналы на эти входа поступают с БУH, которое хранит информацию от ЭВМ о направлении движения
двигателя и делителя.
4. Разработка
принципиальной схемы
При разработке принципиальной электрической схемы, были подобраны
довольно широко используемые, распространённые микросхемы К155, диоды,
резисторы и ёмкости. Это обусловлено простым применением и доступностью
взаимозаменяемости как советских, так и зарубежных микросхем и радиодеталей. В
микросхемах применено напряжение +5В, что даёт нам практичную сторону проекта.
5. Алгоритм
работы
) Ввод : х1, x2, h, L
2) Определение y1 в
точке x1-h; x2
) Определение y2 в точке x1+h; x2
) Определение y3 в точке x1; x2-h
) Определение y4 в точке x1; x2+h
6) Расчет a1=(y2-y1)/(2*h)
) Расчет a2=(y4-y3)/(2*h)
8)
Расчет
)
Расчет
)
Поворот антенны в точку x1, x2
)
Переход к п. 2.
Литература
шаговый двигатель
управление
1.
Шило В.Л. Популярные
цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987.
2.
Курс лекций по
АМТП и ПУ.
3.
Потемкин И.С.
Функциональные узлы цифровой автоматики.1987
Похожие работы на - Разработка экстремальной системы управления шаговым двигателем
|