Устройство для стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока

 

Использование: в изделиях точной механики машиностроительной, радиои электротехнической промышленности для стабилизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока. Сущность: устройство содержит управляемый источник 1 опорных сигналов, выполненный на основе кварцевого генератора 2 и двух программируемых счетчиков 3 и 4, блок 6 сравнения частот, два элемента ИЛИ 5 и 9, ключевой элемент 10 и формирователь 15 с прямым и инверсным выходами. Процесс формирования опорного сигнала программируемым источником 1 происходит последовательно дважды за период сигнала с формирователем 15 меньшим количеством элементов, что повышает надежность. Непосредственное управление программируемым источником 1 интервала времени импульсами высокого и низкого уровня, а также подача максимального напряжения в процессе разгона двигателя 11 позволяет получить максимальное быстродействие, что сказывается на времени переходного процесса (регулирования), вследствие этого любые воздействия возмущающих факторов (нагрузка, напряжение питания, температура окружающей среды) система стабилизации отрабатывает. 2 ил. (Л С

„„5lJ„„ 1757074 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 P 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 .:..-: . -:.:.: 2 (21) 4748011/07 .. ::::: кварцевого генератора 2 и двух программи(22) 11.10.89 ..:: .;;;.:, : руемых счетчиков 3 и 4, блок 6 сравнения (46) 23.08.92. Бюл. М 31: ..: .. .:--::. частот, два элемента ИЛИ 5 и 9, ключевой (71) Изюмский приборостроительный завод : элемент 10 и формирователь-15 с прямым и им. Ф.Э.Дзержинского; .::: инверсным выходами . Процесс формирова(72) А.И.Ткаченков, Е.П.Бабкин и А.Б.Фили- ; "ния опорного сигнала программируемым монов . .:, .- ....- :.: ...", :::. - источником 1 происходит последовательно (56) Авторское свидетельство СССР .-" ::. ::: дважды за период сигнала с формироватеi+983951, кл. Н 02 Р 5/06. 1980.: : -" лем 15 меньшим количеством элементов, Авторское свидетельство СССР ..:.::.- . что повышает надежноСть. НепосредственМ 1697238, кл. Н 02 P 5/06, 01,09.89.:::;:,: :: ноеуправленйе программируема источником 1 ийтервала .времени импульсами (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ -: высокого и низкого-уровня. а также подача

СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТО-. максимального. напряжения в процессе разЯННОГО.ТОКА:, .::.:;::::: - . .::;: ". гона двигателя 11 позволяет получить мак- ф (57) Использование; в изделиях точной ме- --:: . симальное быстродействие, что: . ханикимашиностроительной, радио-иэлек-:. : сказывается на времени йереходного про- тротехнической промышленности для.::-: цесса(регулировайия), вследствие этого лю. стабилизации скорости вращения электро- : бые воздействйя возмущающих факторов

: двигателя постоянного тока. Сущность . уст--.- (нагрузка, напряжейие питанйя, твмпературойство содержит управляемый источнйк 1 ра окружающей среды) система стабилизаопорных сигналов, выполненный на основе: -- ции отрабатывает. 2 ил; 4

Ql

С) ч

Юиг1

1757074

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в изделиях точной механики машиностроительной, радио- и электротехнической промышленности для стабилизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока.

Известно устройство для стабилизации скорости вращения, содержащее электродвигатель с электромагнитным датчиком скорости с сигналом, пропорцйональным скорости вращения, частотно-фазовый дискриминатор, работа которого основана на синхронизации числа оборотов двигателя в зависимости от фазового рассогласования путем сравнения резонансной частоты фазового дискриминатора с частотой датчика скорости.

Наличие резонансного фазового диск.риминатора в устройстве"не дает возможности реализовать высокие динамические свойства системы регулирования скорости вращения, Также известно устройство для стабилизации скорости вращения, содержащее электродвигатель постоянного тока, механически соединенный с датчиком скорости, фильтр, формирователь, преобразователь частоты, источник опорного сигнала, регулятор. Работа устройства основана на синх.: ронизации числа оборотов двигателя путем сравнения удвоенной частоты датчика скорости с частотой источника опорного сигнала в зависимости от фазорассогласования указанных сигналов.

Однако наличйе фильтра в цепи обратной связи по скорости схемы формирования коротких импульсов, а также отсутствие синхронизации источника опорного сигнала импульсами датчика приводят к повышеwe статической погрешности и ухудшению динамических свойств системы регулирования скорости вращения.

Известно устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя, содержащее кварцевый генератор, делитель частоты, блок импульсной модуляции, исполнительный блок; оптический тахометр, состоящий из растрового диска с метками, источника излучения и фотоприемника, при этом выход кварцевого генератора подключен к входу делителя частоты, а выход блока импульсной модуляции соединен с выходом исполнительного блока, источник излуче. ния через метки растрового диска оптически связан с фотоприемником.

Недостатком устройства является невозможность точной регулировки скорости вращения электродвигателя из-за несоответствия погрешности оптического тахомет10

35

40 вход реверсивного счетчика соединен с выходом элемента И, первый и второй входы

25 ра погрешности кварцевого генератора, вызванное повышенными требованиями к точ ности нанесения меток растрового диска тахометра. Дополнительное введение в ус-. тройство второго фотоприемника, двух усилителей формирователей импульсов, формирователей коротких импульсов растрового диска с двумя рядами меток усложняет устройство.

Наиболее близким к предлагаемому является электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель с импульсными датчИками скорости, последовательно соединенный с формирователем, первые и вторые выходы которого соединены с входами первого и второго дифференцирующего узла. выходы которых соединены с первым и вторым входами источника опорных сигналов соответственно (состоящий из генератора импульсов, первого и второго триггеров и первого и второго счетчиков), первый и второй выходы которого соединены с вторыми выходами первого и второго блока сравнения соответственно, первые входы которых соединены с первым и вторым выходами формирователя соответственно.

Первые выходы блоков сравнения соединены с первым и вторым входом первого элемента ИЛИ, вторые выходы блоков сравнения соединены с первым и вторым входами второго элемента WIN. Выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми входами элемента ИЛИ вЂ” НЕ и триггера, выход отороro элемента ИЛИ соединен с вторыми входами элемента ИЛИ вЂ” НЕ и триггера. Выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом триггера, третий которого соединены с выходом генератора эталонных импульсов и вторым выходом реверсивного счетчика, а вторые входы первоro и второго триггеров соединены между собой и являются третьим входом схемы сравнения, выходы первого и второго триггеров соединены через второй элемент

ИЛИ, выход которого является выходом схемы сравнения, и ключевой элемент с электродвигателем, механически связанным с датчиком скорости, который связан с формирователем.

Наличие в цепи обратной связи по скорости дифференцирующих узлов снижает динамические и точностные свойства системы регулирования скорости вращения, а также устройство конструктивно более сложное о изготовлении, что приводит к недостаточной надежности.

1757074 сравнения частот в состояние "0", при котором ключевой элемент 10 открывается, подавая питание на электродвигатель 11, Цель изобретения - повышение надежности.

В управляемый источник опорных сигналов предлагаемого устройства для стабилизации скорости электродвигателя 5 введены программируемые счетчики, при этом первый вход управляемого источника опорных сигналов подключен к прямому вы-. второй вариант соответствует установке выхода блока 6 сравнения частот в состояние

"1", при этом ключевой элемент 10 закрыт:, на второй вход управляемого источйикэ 1 опорнога сигнала поступает разрешение для формирования интервала времени, ходу формирователя импульсов, инверсный вход которого:соединен с вторым входом 10 равного половине периода частоты сигнасти, -который подключает к источнику 25 ностью rq,1 высокого уровня и тфг низкого питайия электродвигатель, механически . уровня, сумма которых состыавляет период связтанйый с датчиком скорости: " .",:, ";---:::::Тф формирователей; поступает на первые

На фиг. 1 представлена функциохнальх- -": входы блока 6 сравнения частот и управляйая схема прседлагаемога устройства; на ". емого источника 1 опорного сигнала с пряфиг. 2 — зпюры напряжений, поясняющие 30 мого выхода 13, а на вторые - выходы — с его работу..-:: .,:,:- ;:,:- -- инверсного "выха д а 14, при атом

Устройство (фиг.1) содержйтд управлдяет- программируемый исуточник 1 при саответ- мый источййк 1 опорных сигналов, состоя- ствующей программе йрограммируемых щий из кварцевого генератора 2, вход:" первого 3 и второго 4 счетчиков, набранной которого соединен с тактовыми входами 35 каким-либо из сусществуютцих способов первого 3 и второго 4 программируемых .::: формирует интервалы всрехмени счетчиков, выходы которых соединены с первыми вторым входами первогаэлемента - . Vcr) =тф1 и г,,г — -тфг, ИЛИ 5, блок 6 сравнения частот, состоящий из первого 7 и второго 8триггеров, Я-входы 40 где r« - длительность импульса первого которых объединена и соединены с аыха:" . счетчика; дом первого элемента ИЛИ, а выходы — с i,уг — длительность импульса второго первым и вторым входами второго элемента:; " счетчика;

ИЛИ 9, ключевой элемент 10, вход которого: " - Состояние выхода блока 6 сравнения связан с выходом второго элемента ИЛИ, 45 определяется соотношением электродвигатель 11, электрически связанный с выходом ключевого элемента 10 и мехайически с датчиком 12 скорости, выход уг Гсг1 Тсг2 которого соединен с входом формирователя

15, прямой 13 и йнверсный 14 входы которо-" 50 Если соотношения больше единйцы, то го соединеньгс первыми и вторыми входами . блок 6 сравнения частбт переходит в састоблока 6 сравнения и управляемого источни- яние н0", при котором элемент 10 открыт и ка 1 опорных сигналов. двигатель 11 разгоняется. Если соотношеУстРойство Работает следУющим абра .. ния меньше единицы, то блок 6 сравнения зом. 55 частот переходит в состояние "1", при котоПри включении питания блок 6 сравне- ром ключевой элемент 10 закрыт и двигания частот устанавливается в случайное по- тель отключен ложение, что обУславливает два возможных Блок 6 сравнения частот, периодичеварианта пУска двигателЯ; пеРвый ваРиаккт ски отслеживая либо первое. либо второе соответствует установке выхода блока 6 управляемогоисточника опорнйх сигналов,:. : ла датчика 12 скорости, после окончания выходы которых подключены к соответству- формирования интеовтэла времхенни сигнал ющим входам первого Элемента ИЛИ, выход с выхода управляемого источника 1 подакоторого подключен ктретьемувходублока ется нэ третий вход блока 6 сравнения сравнения частот, выполненного нэ двух 15; устэнавлйвая егахв состояние "0", триггерах, С-входы которых соедййены со - - при котором ключевой элдементс10 открыответственно с первым и вторым входами .вается, подавая питание на электрддвигаблока сравнена частот, à R -входы обьеди- .: тель 11. нены и соединены с третьим входом блока - В дальнейшем регулирование скорости сравнения частот, выходы триггеров явля- 20 днвигэхтеля птроисходитслтедующбимобразом . ются выходами блока сравнения частот и : сигнал с датчика 12 скорости через формисоединены с соответствующими входами : рователга15, который на прямом 1.3 и инвер второго элемента ИЛИ, выход которого под-: . сном 14 выходах формирует сигйал в виде ключен к входу ключевого усилителя мощно- .: - х прямоугольных импульсов (фиг.2) длитель1757074 условие, формирует на выходе импульсы, усилитель мощности, формирователь импропорциональные количественному соот- пульсов с прямым и инверсным выходами, ношению длительности импульсов форми- вход которого является входом устройства, рователя 15 и интервалов источника 1 авыходусилителямощностиявляетсявыхоопорных сигналов, которые управляют клю- 5 дом устройства, прямой выход формировачевым элементом 10.:: - теля импульсов соединен с первым входом

Таким образом, процесс формирования блока сравнения частот, инверсный выход опорного сигнала программируемым источ- формирователя импульсов соединен с втоником- происходит последовательно дваж- рым входом блока сравнения частот, о т л иды эа период сигналов с формирователя 10 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения меньшим количеством элементов, что повы- - -надежности, счетчики в управляемом источшает надежность, Непосредственное уп- нике ойорнЫх сигналов вйполнены про равление программируемым источником граммируемыми; .: первый вход интервала времени импульсами высокого и управляемого источника опорных сигналов низкого уровня, а также подача максималь - 15 подключен к прямому выходу формироватеного напряжения в процессе разгона двига- ля импульсов, инверсный вход которого сотеля позволяют получать максимальное единен с вторйм входом управляемого быстродействие, что сказывается на време- . источника опорных сигналов, выходы котони переходного процесса (регулирования), рого подключены к соответствующим вховследствие этого любые воздействия возму- 20 дам первого элемента ИЛИ; выход которого щающих факторов (нагрузка, напряжение - подключен к третьему входу блока сравне-. питания, температура окружающей среды) нйя частот, выполненного на двух триггерах, системы стабилизации отрабатывает.: С-входы которых соединены соответствен, но с первыМ и аторым входами блока сравФормула изобрет ени я 25 нения частот, à R -входы обьединены и

Устройство для стабйлизации скорости " соединены с третьим входом блока сравнеэлектродвигателя постоянного тока, содер- —: . ния частот, выходы триггеров являются вхо.: жащее управляемый источник опорных сиг- . дами блока сравненйя частот и соединены с налов, выполненный в виде кварцевого соответствующими входами первого элегенератора с двумя счетчиками, блок срав- 30 мента ИЛИ, выход которого подключен к нения частот, два элемента ИЛИ, ключевой входу ключевого усилителя мощности. 1757074

Составитель А.Терновская

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор И,Шулла

Заказ 3098 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101