ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H03K3/29 

Изобретение относится к дискретной технике и может найти применение в автоматизированном электроприводе и следящих системах.

Известен многофункциональный электромеханический преобразователь, содержащий последовательно соединенный делитель частоты, фазорасщепитель, фазовращатель и первый формирователь импульсов, двигатель постоянного тока, вал которого соединен с валом фазовращателя, фазовый детектор, оптический датчик скорости, вал которого соединен с валом двигателя постоянного тока, второй формирователь импульсов, усилитель постоянного тока и два переключателя, причем выход первого формирователя импульсов подключен к размыкающему контакту первого переключателя, замыкающий контакт которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, а переключающий контакт подключен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с входом делителя частоты, вход второго формирователя импульсов оптически связан с датчиком скорости, выход фазового детектора подключен к замыкающему контакту второго переключателя, размыкающий контакт которого подключен к другому входу преобразователя, переключающий контакт к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с двигателем постоянного тока [1]
Недостатком этого устройства являются невозможность получения поступательного движения с дискретно изменяющейся скоростью перемещения.

Известно электромеханическое многоустойчивое устройство линейного перемещения, содержащее электродвигатель постоянного тока, вал которого механически связан с преобразователем вида движения, и фазочувствительный детектор с фильтром нижних частот, блок управляющего напряжения, умножитель частоты, первый и второй формирователи импульсов, усилитель постоянного тока, сельсин, роторная обмотка которого через первый формирователь импульсов, фазочувствительный детектор с фильтром нижних частот и усилитель постоянного тока связана с электродвигателем постоянного тока, а статорные обмотки соединены с силовой шиной переменного напряжения и входом умножителя частоты, который через второй формирователь импульсов соединен со вторым входом фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот, блок управляющего напряжения соединен с управляющим входом усилителя постоянного тока [2]
Недостатками этого устройства являются невозможность получения поступательного движения с дискретно изменяющейся скоростью перемещения с одновременным получением дискретно-изменяющейся скорости вращения.

Наиболее близким к предлагаемому является электромеханический частотный многоустойчивый элемент, содержащий шины сигналов возбуждения и управления, фазочувствительный детектор с фильтром нижних частот, переключатель рода работ с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, управляемый генератор, мостовой ограничитель, формирователь импульсов, асинхронный микродвигатель и тахогенератор, валы которых соедиены непосредственно, причем вход управляемого генератора подключен с выходом фазочувствительного детектора и переключающим контактом переключателя рода работы, замыкающий контакт подключен к шине сигналов возбуждения и к входу фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот, размыкающий контакт которого подключен к шине сигналов управления, выход управляемого генератора подключен через мостовой ограничитель с входом асинхронного микродвигателя, выход тахогенератора подключен с формирователем импульсов, выход которого подключен к входу возбуждения фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот [3]
Недостатками этого устройства являются невозможность получения поступательного движения с дискретно изменяющейся скоростью перемещения из-за того, что в нем отсутствует линейный двигатель, преобразователь вида движения и распределитель импульсов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей получением дискретно-изменяющейся скорости вращения и поступательного движения с дискретно изменяющейся скорости перемещения.

Для этого в многофункциональный электромеханический преобразователь, содержащий шины сигналов возбуждения и управления, фазочувствительный детектор с фильтром нижних частот, переключатель рода работы с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, управляемый генератор, мостовой ограничитель, асинхронный микродвигатель, введены второй переключатель рода работ с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, два распределителя импульсов, формирователь импульсов, оптический датчик скорости, преобразователь вида движения, линейный асинхронный двигатель, причем вход управляемого генератора подключен с выходом фазочувствительного детектора и переключающим контактом первого переключателя рода работы, замыкающий контакт подключен к шине сигналов возбуждения и к входу фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот, размыкающий контакт которого подключен к шине сигналов управления, выход управляемого генератора подключен через мостовой ограничитель к переключающему контакту второго переключателя рода работы, замыкающий контакт подключен к входу первого распределителя импульсов, выход которого подключен к входу асинхронного микродвигателя, вал которого непосредственно соединен с оптическим датчиком, вал которого механически связан с преобразователем вида движения, который связан с линейным асинхронным двигателем, вход которого соединен с выходом второго распределителя импульсов, вход которого соединен с размыкающим контактом второго переключателя рода работы, выход оптического датчика скорости оптически связан с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к второму входу фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот.

В отличие от прототипа в устройство введены второй переключатель рода работ с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, два распределителя импульсов, формирователь импульсов, оптический датчик скорости, преобразователь вида движения, линейный асинхронный двигатель.

В известной литературе (М.М.Соколов, Л.К.Сорокин. Электропривод с линейными асинхронными двигателями. "Энергия", М-1974 г) рассмотрены асинхронные линейные двигатели электропривода возвратно-поступательного движения с дискретно-изменяющейся скоростью перемещения, а также получение комбинированного преобразователя дискретно-изменяющейся скорости вращения и поступательного движения с дискретно-изменяющейся скоростью перемещения.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод: предлагаемое техническое решение соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия".

На фиг.1 представлена функциональная схема; на фиг.2 принципиальная схема предлагаемого многофункционального электромеханического преобразователя.

Преобразователь содержит шину 1 сигналов возбуждения и шину 2 управления, фазочувствительный детектор 3 с фильтром нижних частот, переключатель 6 рода работ с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, управляемый генератор 4, мостовой ограничитель 5, асинхронный микродвигатель 9, введенные второй переключатель 7 рода работ с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, два распределителя 8, 14 импульсов, формирователь 11 импульсов, оптический датчик 10 скорости, валы которых соединены непосредственно и через преобразователь 12 вида движения соединен с линейным двигателем 13, причем вход управляемого генератора 4 подключен с выходом фазочувствительного детектора 3 и переключающим контактом первого переключателя 6 рода работ 4, замыкающий контакт подключен к шине сигналов возбуждения и к входу фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот, размыкающий контакт которого подключен к шине 2 сигналов управления, выход управляемого генератора 4 подключен через мостовой ограничитель 5 к переключающему контакту второго переключателя 7 рода работы, замыкающий контакт подключен к входу первого распределителя 8 импульсов, выход которого подключен к входу асинхронного микродвигателя 9, вал которого непосредственно соединен с оптическим датчиком 10 скорости, вал которого механически связан с преобразователем 12 вида движения, который связан с линейным асинхронным двигателем 13, вход которого соединен с выходом второго распределителя 14 импульсов, вход которого соединен с размыкающим контактом второго переключателя 7 рода работы, выход оптического датчика 10 оптически связан с входом формирователя 11 импульсов, выход которого подключен к второму входу фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот.

Многофункциональный электромеханический преобразователь работает следующим образом.

В состоянии запуска схемы переключатель 6 рода работы соединен с шиной 2 сигналов управления. Второй переключатель 7 рода работы находится во II-положении. При этом к входу управляемого генератора 4 от шины 2 сигналов управления подается напряжение, которое управляемый генератор 4 преобразует в переменное, а мостовой ограничитель 5 со стабилитроном поддерживает амплитуду переменного напряжения прямоугольной формы, частота которого соответствует некоторому устойчивому состоянию. Это напряжение переменного тока частотой F₂ обеспечивает линейную скорость V 2τF₂, где τ- длина полюсного деления обмотки в линейном двигателе, линейного асинхронного двигателя 13, соединенного с преобразователем 12 вида движения, на валу которого расположен оптический датчик 10 скорости, и на выходе формирователя 11 импульсов появляется напряжение с частотой F_дс, который подключен к входу фазочувствительного детектора 3.

Число устойчивых состояний определяется кратностью соотношения частот N F_оп/F_дс, где F_оп частоты сигналов возбуждения.

При соединении переключателя рода работы 6 с шиной 1 сигналов возбуждения конденсатор С_ф (конденсатор фильтра нижних частот) начинает разряжаться, при этом уменьшается скорость вращения оптического датчика 10 скорости, что в свою очередь приводит к уменьшению частоты F_дс выходного напряжения датчика 10 скорости.

При достижении кратности частот за счет взаимодействия напряжения оптического датчика 10 скорости с одной из гармоник опорного напряжения шины 1 возбуждения увеличивается выходное напряжение фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот, препятствующее дальнейшему разряду конденсатора С_ф. В результате наступает устойчивое состояние многофункционального электромеханического преобразователя. Этому состоянию соответствует определенная линейная скорость V линейного асинхронного двигателя 13, определенная скоpость вращения N вала оптического датчика 10 и определенное напряжение U_о на выходе фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот, который преобразуется на переменное управляемым генератором 4.

Для перевода элемента в другое устойчивое состояние переключатель 6 рода работы необходимо снова соединить с шиной 2 сигналов управления и подать постоянное напряжение U_упр управления, равное требуемому номеру устойчивого состояния, а затем переключатель 6 рода работы соединить шиной 1 сигналов возбуждения. Значит, когда второй переключатель 7 рода работы находится во II-ом положении элемент работает как преобразователь поступательного движения с дискретно изменяющейся скоростью перемещения.

Теперь рассмотрим второй режим работы многофункционального электромеханического преобразователя.

Второй переключатель рода 7 работы находится в I-ом положении.

В состоянии запуска схемы переключатель 6 рода работы соединен с шиной 2 сигналов управления. При этом к входу управляемого генератора 4 от шины 2 подается напряжение, которое управляемый генератор 4 преобразует в переменное, а мостовой ограничитель 5 со стабилитроном поддерживает амплитуду переменного напряжения прямоугольной формы, частота которого соответствует некоторому устойчивому состоянию.

Это напряжение переменного тока частотой F_г обеспечивает некоторую скорость вращения вала асинхронного микродвигателя 9, соединенного непосредственно с валом оптического датчика 10 скорости, и на выходе оптического датчика 10 скорости появляется напряжение с частотой F_дс, которое формируется формирователем 11 импульса.

Число устойчивых состояний определяется кратностью соотношения частот N , где F_оп частота сигналов возбуждения.

При соединении переключателя 6 рода работы с шиной 1 сигналов возбуждения конденсатор начинает разряжаться, при этом уменьшается скорость вращения вала, что в свою очередь приводит к уменьшению частоты F_дс выходного напряжения оптического датчика скорости 10. При достижении кратности частот за счет взаимодействия напряжения оптического датчика скорости 10 с одной из гармоник опорного напряжения возбуждения на шине 1 увеличивается выходное напряжение фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот, препятствующее дальнейшему разряду конденсатора С_ф. В результате наступает устойчивое состояние. Этому состоянию соответствует определенная скорость вращения N вала асинхронного микродвигателя 9 и определенное постоянное напряжения U_о на выходе фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот, который преобразует на переменное управляемым генератором 4.

Для перевода элемента в другое устойчивое состояние первый переключатель 6 рода работы необходимо снова соединить с шиной 2 сигналов управления и подать от шины 2 сигналов управления постоянное напряжение управления, равное требуемому номеру устойчивого состояния, а затем переключатель 6 рода работы соединить с шиной 1 сигналов возбуждения.

Выходными параметрами устройства в этом режиме являются скорость вращения N вала асинхронного микродвигателя (ступенчато-изменяющееся), постоянное напряжение U_о на выходе фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот, частота F_г выходного напряжения управляемого генератора.

Эпюры напряжений в характерных узлах (см. фиг.3) следующие:
а) напряжение возбуждения частотой F_оп;
б) напряжение на выходе управляемого генератора частотой F_г;
в) напряжение на выходе формирователя импульсов U_фи;
г) многогорбая характеристика (Цифрами с 1-16 показаны устойчивые состояния элементов).

Таким образом многофункциональный электромеханический преобразователь имеет две функции, т.е. возможность получения дискретно-изменяющейся скорости вращения и возможность получения поступательного движения с дискретно-изменяющейся скоростью перемещения.

Изобретение относится к дискретной технике и может найти применение в автоматизированном электроприводе и следящих системах. Цель - расширение функциональных возможностей за счет получения дискретно изменяющейся скорости вращения и поступательного движения с дискретно изменяющейся скоростью. Электромеханический преобразователь содержит фазочувствительный детектор 3, управляемый генератор 4, мостовой ограничитель 5, два переключателя режима работ 6,7, два распределителя импульсов 8,14, асинхронный двигатель 9, датчик скорости 9, формирователь импульсов 11, преобразователь рода движения 12, линейный асинхронный двигатель 13. 3 ил.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий последовательно соединенные фазочувствительный детектор, первый вход которого является входом сигнала возбуждения преобразователя, управляемый генератор, мостовой ограничитель, последовательно соединенные асинхронный двигатель, датчик скорости и формирователь импульсов, выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного детектора, а также первый переключатель режима работ, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом сигнала возбуждения и входом сигнала управления преобразователя, выход- с входом управляемого генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет получения дискретно изменяющейся скорости вращения и поступательного движения с дискретно-изменяющейся скоростью, в преобразователь введены второй переключатель режима работ, два распределителя импульсов и последовательно соединенные преобразователь вида движения и линейные асинхронный двигатель, причем выходы мостового ограничителя через второй переключатель режима работ соединены с входами распределителей, импульсов, выход каждого из которых соединен соответственно с обмотками возбуждения асинхронного двигателя и линейного асинхронного двигателя, а ротор которого связан через преобразователь вида движения с выходом датчика скорости.