Устройство управления сервоприводом на базе таймера КР1006ВИ1

Сервоприводы являются высокотехнологичными и очень перспективными устройствами, широко применяемыми в различных отраслях строительной индустрии в качестве приводов исполнительных механизмов. При их использовании нет необходимости контролировать положение вала двигателя каким-либо образом, что может дать определенную экономическую выгоду, в связи с исключением соответствующего датчика. Положение вала двигателя в сервоприводе, в связи с его конструктивными особенностями, известно заранее.

Дальнейшим способом повышения экономичности и надежности привода является упрощение существующей системы управления за счет новых схемотехнических решений.

Возможности упрощения устройства управления сервоприводом 94141 фирмы Airtronocs включают в себя сокращение количества микросхем, использовавшихся для его управления, а также более полного и рационального использования уже имеющихся в схеме логических элементов цифровых микросхем. Использование указанного сервопривода не исключает общности полученного результата, так как данное устройство позволяет управлять и маломощными сервоприводами и сервоприводами большой мощности за счет унификации управляющего сигнала. Для определения параметров других сервоприводов необходимо обратиться к инструкции к конкретному экземпляру.

Сервопривод питается от постоянного напряжения в пределах от 4.8 В до 6 В. Обычно используется универсальный разъем, содержащий три контакта: черный – общий провод или земля (GND), красный – напряжение питания (+Vcc), желтый (или другого цвета) – управляющий сигнал.

Управляющий сигнал – это импульсный сигнал с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией), представляющий собой последовательность прямоугольных импульсов с амплитудой 3-5 В и длительностью от 0.9 до 2.1 мс.

Номинальная периодичность следования импульсов обычно 50 Гц (интервал – 20 мс), но сервоприводы сохраняют работоспособность и при достаточно сильном отклонении этого параметра (15-20%). Таким образом, скважность управляющего сигнала очень маленькая – от 5% до 10%.

Собственно длительность импульса и определяет положение исполнительного механизма. Минимальное значение (1 мс) – означает разворот в крайнее левое (или против часовой стрелки -40⁰...-80⁰ в зависимости от модели) положение, среднее значение (1.5 мс) – центральное положение штока, а максимальное значение (2 мс) – крайнее правое (по часовой стрелке +40⁰...+80⁰ в зависимости от модели) положение (см. рис. 1).

Рис. 1. Сигнал управления сервоприводом.

Почти все примеры схем, формирующих управляющий сигнал для сервопривода, содержат два таймера КР1006ВИ1. Первый таймер задает интервал следования импульсов, т.е. частоту 50 Гц, а второй работает в моностабильном режиме или в режиме модулятора ШИМ.

Попытаемся разобраться, почему не удается сделать сигнал переменной скважности на одном таймере. Рассмотрим типовую схему включения таймера в режиме колебаний (Рис. 2).

Рис. 2. Схема включения таймера в режиме генератора колебаний.

При такой схеме включения время заряда конденсатора C определяется формулой

(1) t1 = 0.693 (R1+R2) C

Именно такое время на выходе остается напряжение высокого уровня.

Время же разряда конденсатора определяется выражением