historie

Z historie – programování v čase a CNC

Následující náměty a příklady řešení z knihy Janusze Wojciechowskeho se týkají programového ovládání obráběcích nebo jiných strojů.

Programování činností v čase není nic neobvyklého, ostatně „programátor“ automatické pračky nedělá nic jiného, než že na danou dobu spustí  motor danou rychlostí, občas otevře ventil vstupní vody nebo čerpadlem špinavou vodu odčerpá pryč. Pravda, dnešní pračky dovedou podstatně víc, třeba i zvážit prádlo, napouštět přesně dané množství vody nebo návkovat více druhů prášků a aviváží, ale základem bývalo (a často ještě je) jednoduché časové řízení mechanickým spínačem s pohonem na péro nebo synchronním elektromotorem.

Z doby, kdy magnetofon (velký páskový, kazetové magnetofony stejně jako dnešní přehrávače MP3 byly ještě daleko v budoucnosti) už nebyl zas až tak výjimečný, pochází myšlenka využít ho pro ovládání jednoduchého obráběcího stroje. O přesnosti takového obrábění si nejde dělat iluze, ale už jen to, že to „samo“ zapínalo motor a případně dělalo určité další úkony, bylo splněním cíle.

Na pásek magnetofonu se nahrál tón (třeba generovaný píšťalkou před mikrofonem) v určité délce a v určitém časovém odstupu. Při použití se na reproduktorový výstup magnetofonu připojil obvod podle obrázku. Zvukový signál sepnul tranzistor, ten zapnul relé (relé nestihlo reagovat na kmity zvuku a drželo sepnuté po celou dobu tónu) a kontakty relé sepnuly motor.

W490

Časové řízení pomocí magnetofonu

V této jednoduché verzi prakticky nezáleželo na výšce tónu, používalo se obvykle 400 až 1000 Hz, ovládaná funkce byla jen jedna.


Krátce odbočíme k modelům ovládaným indukční smyčkou. Toto řízení (a někdy i napájení) malých stolních modelů bylo kdysi populární. Spočívalo v tom, že místo reproduktoru se k zesilovači (magnetofonu) připojila mnohazávitová smyčka z drátu, která měla přibližně podobnou impedanci jako používané reproduktory (8 nebo 16 Ω). Když se do této smyčky pustil zvuk z výstupu zesilovače, nic slyšet samozřejmě nebylo, ale nízkofrekvenční elektromagnetická energie se dala uvnitř smyčky snadno snímat feritovou anténou s mnoha závity drátu.

Větší smyčky (třeba kolem celé místnosti nebo kolem bazénu) se používaly jen pro přenos povelů a řízení modelů, malé smyčky (jen na stole) dokázaly vytvořit dost silné pole na to, aby se z antény dala čerpat energie a posloužila i pro pohon modelu. Nízkofrekvenční smyčky se používají i v současnosti, třeba v kinech k vysílání zvuku pro neslyšící. Jejich naslouchadla umožňují přepnout do režimu, kdy nezesilují zvuky z okolí, ale právě jen zvuk ze smyčky přijatý miniaturní feritovou anténou.

W369

Řízení autíčka smyčkou a rezonančním obvodem

Na předchozím obrázku je vpravo zapojení „vysílače“, v podstatě výkonového oscilátoru, který generuje do smyčky jeden nastavený tón (8 kHz), nebo je vypnutý. Vlevo je přijímač pro autíčko, ten anténou na feritu tón zachytí, první tranzistorem jej zesílí a pustí do rezonančního LC obvodu naladěného právě na 8 kHz. Kdyby se tón neshodoval s nastavením rezonančního obvodu, nic by se nedělo, amplituda kmitů by byla malá. Když se našel správný tón a došlo k rezonanci, amplituda se mnohem zvětšila a přes transformátor (druhé vinutí na cívce rezonančního obvodu) se otevřel druhý tranzistor, ten sepnul relé a pohnul s řízením nebo třeba rozjel model vláčku.


Proč toto odbočení? Protože na stejném principu fungovalo složitější časové řízení (amatérských a demonstračních) strojů. Magnetofon s nahraným záznamem zvuku zůstal, ale tónů mohlo být více, třeba až šest s odlišnou frekvencí. Vyhodnocení pracovalo podobně jako elektronika v autíčku, signál byl přiveden na několik rezonančních obvodů a podle toho, který se dostal do rezonance, sepnulo příslušné relé jednu z funkcí stroje. Teoreticky bylo možné spustit i dvě funkce současně dvěma tóny, ale to už nebylo většinou dostatečně spolehlivé.

Tímto způsobem šlo ovládat třeba stojanovou vrtačku s motorovým posunem. Nejprve se rozsvítilo světlo, pak zapnul motor, posun se rozjel a vyvrtal do předem nastaveného materiálu díru, obrácený posun vyjel s vrtákem ven z materiálu, vypnul se motor a světlo.

Možná se to zdá primitivní, bylo to bez jakéhokoli snímání skutečné polohy nebo stavu, nebylo to přesné, ale zárodek amatérských CNC strojů to byl.