ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 1995 года по МПК H02P5/06 

Предлагаемое изобретение относится к электронике и может быть использовано в электроприводах с точным позиционированием.

Известен электропривод координаты манипулятора, включающий электродвигатель постоянного тока, датчики тока, скорости и положения, подключенные соответственно к регуляторам тока, скорости и положения, которые осуществляют управление позиционированием координаты манипулятора.

Недостатком данного устройства является его сложность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство выделения импульсов в цепи электродвигателя, содержащее последовательно соединенные источник питания постоянного напряжения, ограничитель тока, электродвигатель, датчик тока, выход которого подключен к пиковой следящей схеме, состоящей из фильтра низкой частоты, схемы токовой защиты, двух пиковых детекторов положительных и отрицательных импульсов, компаратора и буферного усилителя, с выхода которого снимается сигнал на счетчик импульсов.

Устройство реагирует на изменение формы импульсов тока, которые возникают в цепи электродвигателя при коммутации секций обмотки якоря. Схема вырабатывает сигнал, содержащий импульсы, число которых равно числу коммутаций и, следовательно, пропорционально числу оборотов вала электродвигателя. Это устройство принято за прототип.

Недостатком прототипа является низкая надежность, так как импульсы тока образуются в результате механического контакта в коллекторно-щеточном аппарате, который подвержен износу, а это приводит к увеличению уровня коммутационных помех и снижению уровня полезного сигнала.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства выделения импульсов в цепи электродвигателя.

Сущность изобретения выражается в том, что в известное устройство выделения импульсов в цепи электродвигателя дополнительно введены модулятор и импульсный датчик вращения вала электродвигателя, причем модулятор установлен последовательно между электродвигателем и датчиком тока, а вход управления модулятора соединен с выходом импульсного датчика вращения, сказанного механически с валом электродвигателя.

Признаки, составляющие отличие предлагаемого технического решения от прототипа, не встречаются в известных технических решениях (аналогах) ни порознь, ни в заявляемой совокупности, что дает основание для заключения о существенности указанных отличий.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого электропривода постоянного тока; на фиг. 2 схема модулятора и импульсного датчика вращения; на фиг. 3 диаграмма напряжений сигналов.

Экспериментальные исследования предлагаемого электропривода постоянного тока в составе опорно-поворотного устройства антенны спутникового телевидения показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототипом) предлагаемый электропривод постоянного тока обеспечивает надежное позиционирование антенны по числу выделяемых импульсов независимо от режима работы исполнительного электродвигателя и состояния его коллекторно-щеточного аппарата.

Электропривод постоянного тока содержит источник 1 питания постоянного напряжения, нагруженный через ограничитель 2 тока на электродвигатель 3, последовательно с которым соединены модулятор 4, подключенный входом управления к импульсному датчику 5 вращения, датчик 6 тока, выход которого подключен к пиковой следящей схеме, содержащей фильтр 7 низкой частоты, соединенный выходом с входами пиковых детекторов 8, 9 положительных и отрицательных импульсов, с входом схемы 10 токовой защиты, с одним из входов компаратора 11, другой вход которого соединен с выходами пиковых детекторов 8, 9, выход компаратора 11 через буферный усилитель 12 подключен к счетчику импульсов. Датчик 6 тока представляет собой низкоомный резистор. Модулятор 4 (см. фиг. 2) содержит транзистор 13 типа n-p-n, коллектор которого соединен с электродвигателем 3, в цепь базы включен резистор 14, соединенный с датчиком 5 вращения, резистор 15 установлен между базой и эмиттером, который подключен к датчику 6 тока. Импульсный датчик 5 вращения состоит из постоянного магнита 16, установленного на валу электродвигателя, геркона 17 с переключающимися контактами, расположенного в зоне магнитного поля магнита 16, переключающий контакт геркона 17 соединен с ограничителем 2 тока, а крайние контакты соединены вместе и подключены к управляющему входу модулятора 4.

Электропривод постоянного тока работает следующим образом. При подаче напряжения от источника 1 питания через ограничитель 2 тока на электродвигатель 3 и модулятор 4 происходит открывание транзистора 13 под воздействием потенциала, поступающего на базу от ограничителя 2 тока через нормально замкнутый контакт геркона 17 импульсного датчика 5 вращения, и замыкается цепь протекания тока: источник 1 питания ограничитель 2 тока электродвигатель 3 модулятор 4 датчик 6 тока, электродвигатель 3 начинает вращаться. При этом происходит переключение контактов геркона 17 под воздействием вращающегося магнитного поля, образованного магнитом 16. В момент переброса переключающего контакта от нормально замкнутого контакта к нормально разомкнутому разрывается цепь между ограничителем 2 тока и базой транзистора 13, что приводит к запиранию транзистора 13, вследствие чего ток, протекающий по цепи электродвигателя 3, падает до значения, определяемого противоЭДС электродвигателя 3. После завершения переброса переключающего контакта геркона 17 электрическая цепь от ограничителя 2 тока к базе транзистора 13 восстанавливается, транзистор 13 открывается и замыкается цепь электродвигателя 3. Таким образом, происходит модулирование тока в цепи электродвигателя 3 при управлении модулятора 4 импульсным датчиком 5 вращения. Длительность импульсов модуляции определяется временем пролета переключающего контакта геркона 17, которое составляет (0,5-2) ˙10^-3с. Модулированный ток цепи электродвигателя, проходя через датчик 6 тока, преобразуется в импульсы напряжения, которые поступают на вход фильтра 7 низкой частоты, где происходит подавление высокочастотных помех, обусловленных дребезгом в коллекторно-щеточном аппарате, а также подавляются импульсы, обусловленные коммутацией секций обмотки ротора. На выходе фильтра 7 низкой частоты сигнал представлен в виде импульсов с постоянной составляющей, определяемой током в цепи электродвигателя при открытом модуляторе 4 (см. фиг. 3). С выхода фильтра 7 низкой частоты сигнал поступает на схему 10 токовой защиты для контроля тока электродвигателя по величине постоянной составляющей, на входы пиковых детекторов 8, 9 для детектирования сигнала, на один вход компаратора 11 для установки опорного напряжения по постоянной составляющей. С выходов детекторов 8, 9 детектированный сигнал поступает на второй вход компаратора 11, где происходит выделение импульсов сигнала относительно постоянной составляющей, в результате чего на выходе компаратора 11 вырабатывается нормированный импульсный сигнал, который после усиления в буферном усилителе 12 поступает на вход счетчика импульсов (см. фиг. 3).

Таким образом, применение модулятора и импульсного датчика вращения позволяет формировать и выделять импульсы в цепи электродвигателя независимо от качества работы коллекторно-щеточного аппарата.

Использование: может быть использовано в электроприводах с точным позиционированием. Сущность: в данном устройстве применение модулятора и импульсного датчика вращения позволяет формировать и выделять импульсы в цепи электродвигателя независимо от качества работы коллекторно-щеточного аппарата. 3 ил.

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена через ограничитель тока к источнику питания, датчик тока якоря, выход которого соединен с входом пиковой следящей схемы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в электропривод введен модулятор, включенный последовательно между электродвигателем и датчиком тока, а вал электродвигателя механически связан с импульсным датчиком вращения, выход которого соединен с входом модулятора.