Дискретный электропривод со стабилизацией скорости Советский патент 1984 года по МПК H02P8/14 H02P6/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с шаговыми двигателями, например для управления от ЭВМ объектами, тре бующими высокостабильных скоростей вращения в широком диапазоне их зада ния в виде цифровых кодов. Известен электропривод, содержащи шаговый двигатель, блок управления с преобразователем импульсов, задатчик импульсов, счетчик и датчик подо жения, работающий в широком диапазоне скоростей вращения за счет реализации двух режимов работы: режима самокоммутации (режим бесконтактного двигателя постоянного тока) и шагово го режима (в диапазоне низких скорос тей и фиксации ротора) С13. Недостатками указанного привода являются необходимость подключения к нему коДоуправляемого внешнего генер тора для управления скоростью в шаго вом режиме, а также невозможность ре гулирования и стабилизации скорости в режиме самокоммутации, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является дискретньй электропривод, содержащий шаговый двигатель с блоком управления,блоком режимов работы и датчиком шагов, обе печивающими работу шагового двигателя в режиме фиксации и в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока со стабилизацией скорости по релейному закону Г2;, Недостатком данного электропривод является невозможность работы привода в шаговом режиме. Цель изобретения - расширение функциональных возможн остей привода путем обеспечения шагового режима и упрощение устройства. Указанная цель достигается тем, что в дискретный электропривод со стабилизацией скорости, содержащий шаговый двигатель с датчиком шагов, ключ, коммутатор, блок управления, частотный измеритель скорости, сое- тояпщй из последовательно соединенных генератора, формирователя времен ного интервала и счетчика, счетный вход которого соединен с входом ключа, задатчик скорости и схему сравны с выходами задатчика скорости, вторые входы - с выходами счетчика, а выходы схемы сравнения соединены с входами блока управления, который 1 12 соединен с первым выходом формирователя временного интервала, введены тактируемый реверсивный счетчик, блок переключения и дополнительный управляемьй формирователь временного интервала, управляющие входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, сигнальный вход - с выходом генератора, а выход - с первым входом блока переключения, второй вход которого соединен с датчиком шагов, а вьпсод - с входом ключа, причем счетные входы реверсивного счетчика соединены с выходами схемы сравнения, а тактирующий вход счетчика - с первым выходом основного формирователя временного интервала. На фиг, 1 изображена функциональная схема электропривода} на фиг, 2 схема формирователя временных интервалов} на фиг, 3 - схема блока управления; на фиг, 4 - схема реверсивного счетчика и управляемого формирователя временного интервала, В состав дискретного электропривода (фиг, 1) входят шаговый двигатель 1 с укрепленным на валу датчиком 2 шагов, коммутатор 3, выходы которого связаны с блоком управления 4, частотный измеритель 5 скорости, состоящий из генератора 6,формирователя 7 временного интервала и счетчика 8, выходы которого соединены со схемой 9 сравнения, связанной с выходами задатчика 10 скорости, блок 11 переключения, выход которого соединен с ключем 12, и управляемый формирователь 13 временного интервала, выход которого соединен с блоком 11 переключения, а входал - с выходами реверсивного счетчика 14, Формирователь 7 временного интервала (фиг, 2) представляет собой синхронизированный делитель частоты, состоящий из счетчика 15 и задатчика 16кода коэффициента деления, выходы которых соединены с входами схемы 17сравнения, триггера 17, установочный вход которого соединен с выходом схемы 17 -сравнения а сбрасывающий вход - с выходом схемы 19 совпадения. Блок 4 управления (фиг, 3) состоит из триггера 20 со схемами 21 и 22 совпадения на входах, трех схем 23, 24 и 25 совпадения, управляющих ключами 26, 27 и 28, к входам которых подключен источник питания 29, Реверсивный счетчик 14 (фиг, 4) состоит из собственно реверсивного счетчика 30 и двух схем 31 и 32 совпадения на его входах. Управляемый формирователь 13 временного интервала (фиг, 4) выполнен аналогично формирователю 7 и состоит из счетчика 33, выходы которого соединены с входами схемы 34 сравнения, триггера 35 установочный вход которого связан с выходом схемы ЗА сравнения, а сбрасывающий вход - с выходом схемы 36 совпадения. Электропривод работает следующим образом. Возможны два режима работы электропривода: режим самокоммутации (рёжим бесконтактного двигателя постоян ного тока) и шаговый режим. Режим работы определяется сигналом, поступающим по шине Шаг на блок 11 пере ключений и на блок 4 управления. При работе в области высоких скоростей вращения по шине Шаг подают сигнал, переводящий шаговый двигатель 1 в режим самокоммутации путем подключения датчика 2 шагов через блок 11 переключения к входу коммута тора 3 и входу частотного измерителя 5 скорости. При подаче сигнала Пуск ключ 12 замыкается, через него сигнал с датчика 2 шагов проходит на коммутатор 3, который реализует требуемый зако коммутации фаз двигателя 1 посредством ключей 26, 27 и 28, число которы определяется числом фаз двигателя. Датчик шагов 2 вьдает сигнал на каждый шаг двигателя 1, выполняя тем самым совместно с коммутатором 3 рол коллектора двигателя постоянного тока. Двигатель 1 начинает разгоняться в режиме бесконтактной машины постоянного тока. Импульсы с датчика 2 шагов через блок 11 переключения подаются также на счетчный вход счетчика 8 и синхр низирующий вход формирователя 7 временного интервала частотного измерите ля скорости 5. Измерение текущего значения скорости производится путем подсчета числа импульсов датчика 2 шагов счетчика 8 за эталонный интервал времени формирователя 7 временного интервала. Формирователь 7 временного интерв ла представляет собой делитель часто ты с синхронизацией начала циклов де ления внешней частоты. Частотный сиг нал с опорного генератора 6 поступает на вход счетчика 15. Нарастаю1ций код на выходе счетчика 15 сравнивается схемой 17 сравнения с кодом, определяющим коэффициент деления с за датчика 16 кода. В момент равенства кодов схема 17 сравнения вьфабатЬшает сигнал Опрос, устанавливающий триггер 18 в единичное состояние и разрещающий запись результата сравнения с выходов схемы 9 сравнения в блок 4 управления. Сигнал с выхода триггера 18 поступает на схемы 19 совпадения и при поступлении следующего после момента равенства сигнала с выхода блока 11 переключения на выходе схемы 19 совпадений появляется сигнал, который обнуляет счетчик 15 и счетчик 8 и перебрасьгеает триггер 18 в нулевое состояние. После этого цикл измерения частоты повторя Код текущего значения скорости с выхода счетчика 8 поступает на вторые входы схемы 9 сравнения, на первые входы которой поступает код заданной скорости с датчика 10 скорости. Результат сравнения с выхода схемы сравнения поступает через схемы 21 и 22 совпадений на соответствующие входы триггера 20 блока 4 управления. Во время разгона двигателя до заданного значения скорости со схемы 9 сравнения через схему 22 совпадения в момент выдачи сигнала Опрос с формирователя временного интервала 7 на вход триггера 20 поступает сигнал N + N 3, устанавливающий триггер 20 в единичное состояние. С выхода триггера 20 на схемы 23, 24 и 25 совпадения подается сигнал, который разрешает прохождение через эти схемы сигналов с коммутатора 3 на управлякядие входы ключей 26, 27 и 28, подключающих фазы двигателя 1 к источНИКУ питания 29. После достижения заданного значения скорости через схему 21 совпадения со схемы 9 сравнения поступает сигнал, перебрасьгеающий триггер 20 в нулевое положение. При этом сигналы с коммутатора 3 перестают поступать на управляю1дие входы ключей 26, 27 и 28 через открытые схемы совпадений 23, 24 и 25, вследствие чего начинается торможение. . Таким образом осуществляется работа двигателя в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока со

стабилизацией скорости по релейному закону.

При переходе на шаговый режим работы на шину Шаг подается сигнал, по которому блок 11 переключения отключает выход датчика 2 шагов, а вместо иего пoдк пoчaeт выход управляемого формирователя 13 временного интервала. В формирователе 13 код счетЧика 33 сравнивается схемой ЗА сравнения с управляющим кодой, в момент равенства счетчик 33 обнуляется, причем момент обнуления синхронизируется с внешней частотой при помощи триггера 35 и схемы совпадения 36.

Частотный измеритель 5 скорости измеряет частоту следования импульсов на входе управляемого формирователя 13 временного интервала аналогично процессу измерения частоты с датчика 2 щагов. Результат сравнения измеренного значения частоты и заданного значения скорости поступает на входы схем 3f и 32 совпадения тактируемого реверсивного счетчика 14 и в момент формирования сигнала Опjpoc с формирователя временного интервала 7 происходит на соответствующие суммирующий и вычитающий входы счетчика 30. При значении измеренной частоты меньше заданного значения скорости сигнал NT N.jC вьпвода схемы 9 сравнения через схему 31 совпадения поступает в момент появления тактирую- что

щего сигнала Опрос на вычитающий вход счетчика 30, уменьшая тем самым с каждым циклом измерения частоты код коэффициента деления в формирователе 13 временного инвервала, т.е увеличивая значение частоты на его вьпсоде.

Если измеряемая частота выше заданного значения, то с выхода схемы

19 сравнения сигнал

N,

N3 через схему 32 совпадения поступает на суммирующий вход счетчика 30, увеличивая тем самым коэффициент деления и снижая частоту на выходе управляемого формирователя 13 временного интервала. Таким образом осуществляется процесс стабилизации частоты, поступающей на вход коммутатора 3, а следовательно, и процесс стабилизации скорости двигателя 1 в шаговом режиме.

Устройство реализует работу двигателя как в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока, так и в шаговом режиме. Причем шаговый режим реализуется без подключения внешнего кодоуправляемого генератора путем реализации такого генератора имеющимися функциональными узлами за счет введения новых связей между ними, большинство из которых входит в структуру системы стабилизации скорости при работе в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока. упрощает схему управления.

Wat

ДИСКРЕТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД СО СТАБИЛИЗАЦИЕЙ СКОРОСТИ, содержащий шаговой двигатель с датчиком шагов, ключ, коммутатор, блок управления, частотный измеритель скорости, состоящий из последовательно соединенных генератора, формирователя временного интервала и счетчика, счетный вход которого соединен с входом ключа, задатчик скорости и схему сравнения. первые входы которой соединены с выходами задатчика скорости, вторые входы - с выходами счетчика, а выходы схемы сравнения соединены с входами блока управления, который соединен с первым входом формирователя временного интервала, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей привода путем обеспечения шагового режима и упрощения устройства, в него введены тактируемый реверсивный счечтик, блок переключения и дополнительный управляемьй формирователь временного интервала, управляющие входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика,сигнальный вход - с выходом генератора,а выход - с первым входом блока переключения, второй вход которого соединен с датчиком шагов, а выход - с входом ключа, причем счетные входы реверсивного счетчика соединены с выходами схемы сравнения, а тактирующий вход счетчика - с первым выходом основного формирователя вре00 менного интервала. Од

фиг. г