Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее транзисторный мост, к одной диагонали которого подключен ;электродвигатель постоянного тока,а в Другую диагональ через резистор включен источник питания, два дополнительных транзистора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьаиения быстродействия, в него введены два диода, две схемы И, пороговый элемент, две схемы задержки переднего фронта импульсов и триггер, причем аноды диодов подсоединены к якорю электродвигателя, а катоды - к коллекторам дополнительных транзисторов , эмиттеры которых соединены -с плюсом источника питания, а базы - с соответствующими выходами схем задержки переднего с1ронта импульса, базами транзисторов транзисторного моста, связанных с плюсом источника питания, и первичными входами элементов И, вторые входы которых соединены с выходом порогового элемента , вход которого соединен с эмиттерами транзисторов транзисторного моста, связанных с плюсом источ- §. ника питания, выходы элементов И (О соединены с базами транзисторов тран-. зисторного моста, связанных с .минусом источника питания, а входы схем задержки переднего фронта импульсов соединены с выходами триггера , входы которого являются управляющими входами устройства. сд А ч СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

M53) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ .Т

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3448338/24-07 (22) 08.06.82 (46) 30.10.83. Бюл. 9. 40 (72) A.,A. Шайков и Г.Д. Сидельников (71) Институт технической кибернетики AH Белорусской CCP (53) 621.316.718.5(088.8) (56) 1. Панкратьев Л.Д. и др. Импульс ные и релейные следящие приводы постоянного тока. с полупроводниковыми усилителями.И.,"Энергия", 1969, . с. 40.

2, Авторское свидетельство СССР

Ю 782111, кл. Н 02 Р 5/06, 1980. (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее транзисторный мост, к одной диагонали которого подключен. электродвигатель постоянного тока,а в другую диагональ через резистор включен источник питания, два дополнительных транзистора, о т л и ч а ю. щ е е с я тем, что, с .целью повьаве. ния быстродействия, в него введены два диода, две схемы И, пороговый

„„ЯЦ„„1051679 А элемент, две схемы задержки переднего фронта импульсов и триггер, причем аноды диодов подсоединены к якорю электродвигателя, а катоды — к коллекторам дополнительных транзисторов, эмиттеры которых соединены с плюсом источника питания, а базы — c соответствующими выходами схем задержки переднего фронта импульса, базами транзисторов транзисторного моста, связанных с плюсом источника питания, и первичными входами элементов И, вторые входы которых соединены с выходом порогового элемента, вход которого соединен с эмиттерами транзисторов транзисторного моста, связанных с плюсом источ- @. ника питания, выходы элементов И соединены с базами транзисторов тран-. зисторного моста, связанных с минусом источника питания, а входы . („„ схем задержки переднего фронта импульсов соединены с выходами триггера, входы которого являются управляющими входами устройства, (.Р

1051679

Изобретение относится к электротехнике и мождт быть использовано, например, для управления электродвигателями постоянного тока в .станках с программным управлением, графопостроителях, промышленных манипуляторах-роботах.

Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее два.ограничительных дросселя и транзисторный мост, в 10 диагональ которого включен электродвигатель (1 ).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее транзисторный мост, к одной диагонали которого подключен электродвигатель постоянного тока, а в другую диагональ через резистор включен источник питания, два дополнительных транзистора ° Кроме того, в устройстве имеется два ограничительных дросселя и два широтно-импульсных модулятора (ШИМ) (2 ).

Недостатком устройств является увеличение времени переключения в момент реверса электродвигателя постоянного тока из-за наличия дополнительной индуктивности в цепи якоря электродвигателя, что уменьшает общее быстродействие.

При достижении тока якоря электродвигателя величины срабатывания токовой защиты, последняя срабатывает, отключает соответствующие транзисторы транзисторного моста, и с 35 этого момента ток в якоре электродвигателя поддерживается за счет запасенной энергии в обмотке дросселя и якорной обмотке электродвигателя, Величина. тока в обмотке электродви- 40 гателя постепенно спадает до тех пор, пока не придет следующий им- пульс ШИМ. Таким образом, токовой защитой контролируется только максимальная величина тока якоря электро- 45 двигателя, а минимальная — определяется соотношением параметров дросселей, обмотки якоря, источника питания, частотой следования импульсов

ШИМ.

Так как срабатывание токовой защиты будет происходить в разные моменты, времени, то и величины спадов тока в якоре электродвигателя будут изменяться, что будет приводить к дрожанию ротора электродвигателя с частотой следования импульсов ШИМ и амплитудой, пропорциональной величине спадов тока якоря. Это ухудшает динамические характеристики устройства, а при. больших спадах тока якоря 60 электродвигателя приведет и к неустойчивой его работе.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. 65

Указанная цель достигается тем, что в устройство для .управления электродвигателем постоянного тока, содержащее транзисторный мост, к одной диагонали которого подключен электродвигатель постоянного тока, а в другую диагональ через резистор включен источник питания, два дополнительных транзистора, введены два диода, две схемы И, пороговый элемент, две схемы задержки переднего фронта импульсов и триггер, причем аноды диодов подсоединены к якорю электродвигателя, а катоды — к коллекторам дополнительных транзисторов эмиттеры которых соединены с плюсом источника питания, а базы с соответствующими выходами схем задержки переднего фронта импульса, базами транзисторов транзисторного моста, связанных с плюсом источника питания, и первичными входами элементов И, вторые входы которых соединены с выходом порогового элемента, вход которого соединен с эмиттерами транзисторов транзисторного моста, связанных с плюсом источника питания, выходы элементов

И соединены с базами транзисторов транзисторного моста, связанных с минусом источника питания, а входы схем задержки переднего фронта импульсов соединены с выходами триггера, входы которого служат управляющими входами устройства.

На фиг.l приведена принципиальная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы токов и напряжений.

Устройство (фиг.l) содержит тран- зисторный мост, образованный .транзисторами 1 — 4, в одну диагональ которого включен электродвигатель 5 постоянного тока, а в другую диагональ через резистор 6 включен источник питания, дополнительные транзисторы 7 и 8, диоды 9 и 10, элементы

И 11 и 12, пороговый элемент 13, схемы 14 и 15 задержки переднего фронта импульсов и триггер 16. Аноды диодов

9 и 10 подключены к .якорю электродвигателя 5, а катоды — к коллекторам дополнительных транзисторов 7 и

8, .эмиттеры которых соединены с плюсом источника питания, а базы соединены с соответствующими выходами схем 14 и 1 5 задержки, базами транзисторов 1: и 2 и первыми входами элементов И 11 и 12, вторые входы. которых соединены с выходом порогоaoro элемента 13 вход которого соединен с эмиттерами транзисторов 1 и 2, выходы элементов И 11 и 12 сое-, динены с базами транзисторов 3 и 4, а входы схем 14 и 15 задержки соединены с выходами триггера 16, входы которого являются управляющими . входами устройства.

1051 679

Устройство работает следующим образом.

При.поступлении сигнала И Вк„или

Ия (фиг.2) на вход триггера 16 он устанавливается в одно из двух ус-.. тойчивых состояний. Допустим, на . 5 вход пришел сигнал И б„,, и триггер

16 установился в единицу. При этом на выходе схем 14 задержки через промежуток времени, определяемый величиной его задержки и необходимый . 10 для предотвращения возникновения сквозных токов через транзисторы 1 и 3 появляется импульс Ия„„ (фиг.2 момент времени t„). Этот импульс откроет транзисторы 1 и 4, и 8, и . в якоре электродвигателя 5 потечет ток 3 по цепи: плюс источник питания — резистор 6 — транзистор 1 якорь электродвигателя 5 — транзистор 4 — минус источника питания.

При достижении током якоря электро двигателя 5 значения, определяемого установленным уровнем срабатывания г порогового элемента 13, сигнал на выходе этого элемента принимает нулевое значение и транзистор 4 закрывается через элемент И 12. Возник@ ющая при этом ЭДС самоиндукции обмотки якоря электродвигателя с момента времени tZ создает ток, который замыкается по цепи: диод 10— транзистор 8 — резистор 6 — транзис-. тор 1 — якорь электродвигателя 5.

Как только ток. в цепи якоря снизится до уровня включения порогового элемента 13 открывается транзистор 4 и 35 с момента времени 1 процесс повторяется.

Для реверсирования тока в якоре электродвигателя 5 необходимо подать управляющий сигнал И«При этом триггер 16 устанавливается в ноль, закрываются транзисторы 1, 8 и 4, и электродвигатель 5 полностью отключается от источника питания (момент времени t ). Через время, определяемое величиной задержки .схемы 15 задержки и необходимое для предотвращения сквозных токов через транзисторы 2 и 4, на его выходе появляется импульс И „,„„ (момент времени Ф ), который открйвает транзисторы 2, 3 и 7 и подключает электродвигатель 5 к источнику питания. С момента вре-. мени в якоре электродвигателя нарастает ток по цепи: плюс источника питания — резистор 6 — транзистор 2 — якорь электродвигателя

5 — транзистор 3 — минус источника питания. При достижении током якоря уровня срабатывания порогового элемента 13 сигналом с его выхода закрываются элемент И ll и транзистор 3, и с момента времени t6 ток в цепи якоря электродвигателя 5 поддерживается за счет этого ЭДС самоиндукции по цепи: диод 9 — транзистор 7 — резистор 2 — электродвигатель

5. Как только значение тока становится. ниже уровня срабатывания порогового элемента 13, открывается транзистор 3 и с момента времени t процесс повторяется.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить непрерывный и контролируемый по величине пульсации ток в цепи якоря электродвигателя, имеющий заданное значение и его резкий спад при реверсе, что увеличивает быстродействие устройства.

1051679 Bee $ фи82

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8684/55

Филиал ППП Патент ., r Ужгорор, ул. Проектная, 4

Составитель Ю. Воробьев

Редактор Ю. Середа Техред Т.Фанта корректор С. Патрушева.