Устройство для определения статического момента однофазного магнитоэлектрического шагового двигателя Советский патент 1984 года по МПК H02P8/00 G01R3/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к измерению параметров паговых двигателей. Известно устройство для определения статического момента шагового двигателя, содержащее блок управления двигателем, нагрузочное и измерительные устройства L1 . Недостатком устройства является сложность, обусловленная наличием, нагрузочных устройств, что не позволяет использовать его для измерения малых значений моментов, например в однофазных таговьщ двигателях часовых механизмов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения статического момента однофазного магнит электрического шагового двигателя, содержащее генератор тактовых импульсов, триггер, ключ, счетчик и регистрирующий прибор Z. Недостатком указанного устройств является необходимость в применени специальных датчиков, устанавливаем на валу двигателя, что снижает точность определения момента, а при встроенном в механизм двигателе не позволяет измерить его параметры. Цель изобретения - повыгаение точности определения момента. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения статического момента однофазног магнитоэлектрического шагового двигателя, содержащее генератор тактовых импульсов, триггер, ключ , счетч и регистрирующий прибор, введены генератор установочного импульса, цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель и блок срав7 нения с входом задания, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя, соединенному также с регистрирующим прибором и через обмотку двигателя - с инвертирзпощим входом этого же усилителя, подключенным к выходам цифроаналогового преобразователя и генератора установочного импульса, связанного своим выходом с одним .входом тригге ра, подключенного вторым входом к выходу блока сравнения, а выходом к управляющему входу ключа, соединенного сигнальным входом с выходом генератор тактовых импульсов, авыходом - со счетным входом счет62чика, связанного разрядными выходами с входами циЛроаналогового преобразователя. На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - угловые характеристики моментов двигателя; на фиг.З - временная диаграмма тока в обмотке двигателя; на фиг.А - временная диаграмма напряжения на обмот се Двигателя; на фиг.З - график зависимости амплитуды статического момента от напряжения на обмотке управления. Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, ключ 2, счетчик 3, цифро-аналоговый ni eo6paзователь 4, генератор 5 установочного импульса, регистрирующий прибор 6 (например, цифровой вольтметр), резистору 7 и 8, операционный усилитель 9, блок 10 сравнения. конденсатор 11, RS-триггер 12. Обмотка управления шагового двигателя I3 связьгаает выход операционного усилителя 9 с его инвертирующим входом. Выход генератора тактовых импульов через ключ 2 соединен со счетым входом счетчика 3, выходы которого Подключены к входам цифроаналогового преобразователя 4. Выход цифроаналогового преобразователя 4 соединен через резистор 7 с инвертирующим входом операционного усилителя 9,нёинвертирукнций вход которого соединён с землей, а подключен к регист рирующему прибору 6, через конденсатор 11 - к одному из входов блока 10 сравнения и к собственночу инвертирующему входу через обмотку шагового двигателя 13, причем на второй вход блока 10 сравнения подается пороговое напряжение U, а выход соединен с входом R триггера 12. Вход S триггера 12 подключен к выходу генератора установочного импульса 5 и через резистор 8 к инвертирующему входу операционного усилителя 9, а выход триггера 12 подключен к управляющем входу ключа 2. Устройство работает следующим образом. При поступлении отрицательного импульса с генератора установочного импульса ротор шагового двигателя занимает определенное положение устойчивого равновесия, определяемое точкой 14 на фиг.2. Это угловое положение ротора обеспечивается действием фиксирующего момента М (кривая 15), По окончании действия импульса (фиг.З и 4) ротор останавливается, после чего через обмотку пропускают увеличивающийся во време ни ток обратной по отношению к уста новочному импульсу полярности. По мере увеличения тока электромагнитный момент My растет (кривые 16-18) а ротор изменяет свое угловое положение (точки 14, 19 и 20 на фиг,2) под действием изменяющегося суммарн го момента М j- М Мф (кривые 21 и 22), При достижении током некоторого значения (фиг,3), при котором амплитуда электромагнитного момента М , становится равной амплитуде фиксирующего момента Мф, угловое положение ротора на суммарной моментной характеристике (кривая 23 на фиг,2) соответствует точке неустойчивого равновесия (точка 24), При незначительном даль нейщем увеличении тока ротор скачком переходит в точку устойчивого равновесия (точка 25), при этом на обмотке наводится ЭДС вращения (фиг,4), Такой режим работы схемы (фиг,1) обеспечивается триггером 12,котдрый при действии установочного импульса находится в состоянии, соответствую щем разомкнутому ключу 2, После окончания импульса RS-триггер 12 ус танавливается в такое состояние,ког ключ 2 3амкнут,Импулнсы с генератор тактовых импульсов проходят через замкнутый ключ 2 на счётчик 3, заполнение которого вызывает появление на выходе цифроаналогового преобразователя и ступенчатого нарастающего напряжения (фиг,4), Пропорционально значению этого напряжения и сопротивлеиию резистора 7 через обмотку двигателя 13 протекает то|с (фиг,3). При этом ротор медленно движется к угловому положению неустойчивого равновесия (точка 24 на фиг,2), Амплитуда пере менной составляющей напряжения на обмотке двигателя 13 не превышает при этом установленного порогового напряжения Uf, так что на выходе бло ка 10 сравнения поддерживается неизменное напряжение. Процесс нарастаяия на обмотке двигателя 13 продолжается до момента прохода ротором неустойчивого углового положения, после которого скорость движения ротора резко возрастает, что приводит к наведению значительной ЭДС вращения на обмотке двигателя 13, В этом случае амплитуда перемен- ной составляющей напряжения прёвыщает значение Up , Блок 10 сравнения переводит триггер 12 в исходное состояние, ключ 2 размыкается и импульсы с,генератора 1 тактовых импульсов на счетчик 3 не поступают, и рост напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 4 прекращается. Цифровой вольтметр 6 измеряет напряжение на обмотке двигателя 13, соответствующее и(фиг,4 и 5), При известном максимальном значении фиксирующего момента М ф для случая ненасыщенной магнитной системы (кривая 26 на фиг.З) максимальное значение электромагнитного момента М (кривая 27 на фиг,2) при номинальном напряжении Vf питания двигателя определяется по формуле) где Ч - угол сдвига между кривыми фиксирующего и электромагнитного моментов (фиг,2) Аналогично определяется Мф при М , по формуле известном значении )и Для уменьгаения влияния трения в опорах ротора на точность измерения двигатель помещают на вибростенд. Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения момента шаговых двигателей например для наручных часов, и снизить трудоемкость процесса измерения путем исключения операции механической стыковки двигателя с измерительным устройством. Особо важное значение оно приобретает для двигателей неблочной конструкции, которые конструктивно объединены с механическим редуктором аналоговых часов и функционирует только в сос.ставе изделия.

hCD

n

УСТРОЙСТВО ,ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО МОМЕНТА ОДНОФАЗНОГО МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ, Содержащее генератор тактовых импульсов,триггер,ключ,счетчик и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности определения момента, введены генератор установочного импульса, цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель и блок сравнения с входом задания, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя соединенному также с регистрирующим прибором и через обмотку двигателя - с инвертирующим входом этого же усилителя, подключенным к выходам ц йфроаналогового преобразователя и генератора установочного импульса, связанного своим выходом с одним входом (Л триггера, подключенного.вторым входом к выходу блока сравнения, а выходом - к управляющему входу ключа, соединенного сигнальным входом с выходом генератора тактовых импульсов, а выходом - со счетным входом счетчика, связанного разрядными выходами с входами цифроаналогового преобразователя.

Фиг.1

1920 J5

tpvt.Z

Cf.

47w.J

Г

/

2S

,

уф