192610. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés meghatározott kimenő jelek előállítására, elsősorban motoros vezérlésekhez
1 192 610 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés meghatározott kimenő jelek előállítására, amely tartalmaz jelforrást, ahhoz kapcsolt jelfeldolgozó egységet, továbbá motormeghajtó egységet és ahhoz kapcsolt léptetőmotort, valamint a jelfeldolgozó egység és a motormeghajtó egység között elhelyezett beállítható osztásarányú impulzusosztót. Ismeretes, hogy a vezérléstechnikai rendszerekben a hajtásoknál a hajtó-, illetve vezérlőoldali elmozduláshoz (egyenesvonalú vagy forgó mozgás) arányos hajtott oldali elmozdulás tartozik. A vezérlő oldali és a hajtott oldali mozgás közötti arány lehet állandó vagy változtatható. Ennek megvalósítására a szelszin rendszerű és a tachogenerátoros hajtásokat, valamint a számjegyes vezérlést használják fel. A szelszin rendszerű hajtás hiányossága, hogy a hajtott oldal nyomaték- és teljesítményigénye a vezérlő oldalon merül fel. A szelszin és a tachogenerátoros hajtás közös hiányossága, hogy alkalmazásukkal elektromos úton csupán kevés áttételi fokozatot valósíthatnak meg. Ilyen vezérléstechnikai rendszerekben, különösen rajzasztalok, szerszámgépek meghajtásánál előnyös dinamikai tulajdonságai miatt gyakran alkalmazzák a léptetőmotoros hajtást. Alkotóelemei: az elektromos jelforrás, a kapott jeleket kiértékelő jelfeldolgozó egység, az ebből érkező impulzusok hatására a léptetőmotort vezérlő (motor meghajtó) egység, valamint maga a léptetőmotor. A konkrét felhasználási területtől függően jelfonásként alkalmazhatnak például kézikerék tengelyéhez kapcsolódó inkrementális szögadót, kézikerékhez kapcsolódó menetes orsót és lineáris útadót vagy számítógépet. Az előbbi két esetben a hajtásnál például egy kézzel elfordítható tengely mozgását alakítják át a léptetőmotor tengelyének ezzel arányos elfordulásává, az utóbbi esetben pedig a léptetőmotort számítógéppel (vagy mikroszámítógéppel) vezérlik. Ismeretes, hogy működési elvükből következően (az egymást követő elemi gyorsulási és lassulási szakaszok miatt) a léptetőmotorok, különösen kisebb frekvenciákon, túlzottan zajos működésűek. Az utóbbi években olyan motormeghajtó elektronikus egységeket és motorokat fejlesztettek ki, amelyek a korábbiaknál sokkal kisebb lépésszöggel működnek, és a rövidebb elemi gyorsulási és lassulási időtartamuk következtében az eddigieknél jóval kisebb zajúak, viszont a motor tengelyén mért ugyanakkora szögsebesség eléréshez a lépésszög csökkenésével arányosan nagyobb vezérlő frekvenciára van szükségük. Ismeretes továbbá, hogy pozícionáló hajtások esetén, amikor is a hajtáshoz pontosan meghatározott számú motorlépést kell megtenni, rendszerint nehézségekbe ütközik már vagy lehetetlen a nagyobb vezérlő frekvencia előállítása. Ha jelforrásként kézikerekeket és inkrementális szögadót alkalmaznánk, akkor ezt a nagyobb frekvenciát olyan szögadó alkalmazásával lehetne elérni, amely az eredetileg szükséges információtartalomnál számottevően finomabb bontású lenne. Ha pedig a jelforrás számítógép lenne, akkor a lépések számlálása és a soron következő lépés időpontjának meghatározására lenne szükség olyan hosszú időtartamra, amely mellett lehetetlen a hajtás lehetőségeit kihasználó nagyobb vezérlő frekvencia elérése. A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, a léptetőmotoros hajtás tökéletesítése, amely lényegesen jobb hatásfokkal jellemezhető, mint az ismert megoldások. A találmánnyal feladatunk a léptetőmotoros hajtás olyan továbbfejlesztése, amelynél a vezérlőoldalon nem lép fel a hajtott oldal nyomaték- és teljesítményigénye; a vezérlő és a hajtott oldal között nagyszámú, akár törtszámú áttételi fokozat valósítható meg és működése kevésbé zajos. A találmány alapja az a felismerés, hogy a bevezetőben leírt típusú berendezésnél a kitűzött feladat megoldódik, ha a jelfeldolgozó egység által kibocsátott impulzusok és a vezérlőimpulzusok egymáshoz képesti arányát szabályozzuk. A kitűzött feladatot a bevezetőben leírt típusú berendezésnél a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a jelfeldolgozó egység és a beállítható osztásarányú impulzusosztó között impulzus többszöröző van. A termelékenység fokozása érdekében előnyös, hogy a jelforrás, kézikerék tengelyéhez kapcsolt inkrementális szögadó. A találmány szempontjából célszerű, ha a jelforrás kézikerékhez kapcsolt menetes orsóból és lineáris, inkrementális útadóból van összeállítva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést a továbbiakban rajzon, példák segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a technika állása szerinti kapcsolási elrendezés egyik kiviteli alakjának tömbvázlata, a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy kiviteli alakjának tömbvázlata, a 3. ábra a bevezetőben ismertetett típusú kapcsolási elrendezés szerinti berendezés egyik szerkezeti részlete, a 4. ábra az impulzusosztó utáni, az impulzus többszöröző utáni és az impulzusosztó utáni impulzusok időbeli lefutása látható. A bevezetőben ismertetett típusú kapcsolási elrendezés szerinti berendezés 1. ábrán látható kiviteli alakja úgy működik, hogy az 1 kézikerék elfordításának hatására a 2 inkrementális szögadó jeleket ad ki. Ezeket a 3 jelfeldolgozó egység értékeli ki oly módon, hogy az egyik kimenetén az elmozdulás mértékével arányos számú impulzust ad ki, a másik kimenetén az iránynak megfelelő logikai szintet állít elő. Akiadott impulzusok a 4 impulzusosztóba kerülnek, amelynek 5 kezelőszervén beállítható, hogy a 4 impulzusosztó a beérkező minden hányadik (ig-dik) impulzus hatására adjon ki egy-egy vezérlő impulzust. A vezérlő impulzusok a 6 motormeghajtó egységen keresztül a kívánt irányba léptetik a 7 léptetőmotort. A 4. ábra felső része a 4 impulzusosztó előtti, alsó része az impulzusosztó utáni impulzusok idődiagramját szemlélteti. A találmány szerinti megoldás egyik kiviteli alakját a 2. ábrán mutatjuk be. Ennek működése a következő: Az 1 kézikerék elfordításának hatására a 2 inkrementális szögadó jeleket ad ki. Ezeket a 3 jelfeldolgozó egység értékeli ki oly módon, hogy az egyik kimenetén az elmozdulás mértékével arányos számú impulzust ad ki, a másik kimenetén az iránynak megfelelő 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 35 2
