Устройство для контроля электродвигателей Советский патент 1985 года по МПК G01L3/00 

1 .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля .электродвигателей, преимущественно миниатюрных, например для часов в условиях массового производ ства, по величине крутящего момента, ,а также может использоваться для контроля однофазных шаговых электродвигателей и двигателей постоянного

тока.

Известно устройство для измерения крутящего момента электродвигателя, содержащее датчики напряжения и тока ротора, блок моделирования ЭДС ротора и блок умножения, один вход которого подключен к выходу блока моделирования ЭДС ротора, а к его входам подключены датчики напряжения и тока ротора l .

Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее блок умножения, формирователь времени шага ротора, интегратор, блок памяти ключ, дифференциальный усилитель, причем выход блока умножения подключен к первому входу ключа, к второму входу которого подключен формирова:тель времени шага ротора, а выход ключа через интегратор подключен к первому входу дифференциального усилителя и входу блока памяти, выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя. Устройство также содержит датчики напряжения и тока ротора, блок моделирования ЭДС ротора 2 .

Однако при контроле миниатюрных электродвигателей известньми устройствами процесс соединения вала двигателя с механическим устройством, создающим момент нагрузки, требует осторожности во избежание повреждений двигателя. Процесс этот трудоемок, осуществляется с применением оптических приборов, что приводит к большим затратам времени, затрудняет процесс автоматизации контроля эле1стродвигателей в условиях массового производства.

Цель изобретения - сокращение затрат времени и автоматизации процесса контроля электродвигателей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля электродвигателей, содержащее блок умножения, формирователь времени шага ротора, интегратор, блок памяти, ключ, дифференциальный усили792 .2

тель, причем выход блока умножения подключен к первому входу ключа, к второму входу которого подключен формирователь времени шага ротора,

а выход ключа через интегратор подключен к первому входу дифференциального усилителя и входу блока памяти, выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя, дополнительно введен блок имитации нагрузки электродвигателя, состоящий из дифференциального усилителя, преобразователя напряжение ток, инвертирующего усилителя, первого и второго резисторов, усилителя тока и генератора тока, причем первый вход.дифференциального усилителя блока имитации нагрузки двигателя связан с источником питания двигателя, а второй вход - с выходом усилителя тока и вторым входом блока умножения, выход дифференциального усилителя блока имитации нагрузки двигателя соединен с первым входом

блока умножения и входом преобразователя напряжение - ток, выход которого подключен к.выходу генератора тока, к первой клемме обмотки ротора контролируемого двигателя и входу инвертирующего усилителя, вькод которого через первый резистор соединен с второй клеммой обмотки ротора контролируемого двигателя и входом усилителя тока, в цепи обратной связи которого включен второй резистор.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 имитации нагрузки электродвигателя, дифференциальный усилитель 2, преобразователь 3 напряжение - ток, инвертирующий усилитель 4, обмотку 5 ротора контролируемого электродвигателя, первый резистор 6, второй резистор 7,

усилитель 8 тока, генератор 9 тока, цепь 10 запуска генератора тока, блок 11 умножения, ключ 12, формирователь 13 времени шага ротора, интегратор 14, блок 15 памяти, дифференциальньй усилитель 16, выход 17, Блок 1 имитации нагрузки двигателя содержит дифференциальный усилитель 2, первый вход которого связан с источником питания двигателя, а

второй - с выходом усилителя 8 тока и вторым входом блока 11 умножения. Выход дифференциального усилителя 2 соединен с первым входом блока 11 31 умножения и входом преобразователя 3 напряжение - ток, выход которого подключен к выходу генератора 9 тока первой клемме обмотки 5 ротора контролируемого двигателя и входу инвертирующего усилителя 4. Выход усилите ля 4. через резистор 6 соединен с второй клеммой обмотки 5 ротора конт ролируемого двигателя и входом усилителя 8 тока. В цепи обратной связи усилителя 8 включен второй резистор 7. Управление работой генератора 9 тока осуществляется по цепи 10 запу ка. Блок 11 умножения соединен с одним входом ключа 12, к второму входу которого подключен формирователь 13 времени шага ротора, а выход ключа 12 через интегратор 14 подключен к одному входу дифференциального усили теля 16 и входу блока 15 памяти, выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя 16 Выход 17 дифференциального усилителя является выходом устройства. Устройство для контроля злектродв гателей работает следующим образом. В исходном состоянии при.подключе нии обмотки 5 ротора контролируемого электродвигателя в соответствии со схемой, по обмотке протекает ток I, равный т - Уе. р где и -, напряжение на обмотке ротоЕ - ЭДС обмотки ротора; RP - активное сопротивление обмотки ротора. Шяходной ток генератора 9 на первом этапе работы устройства равен нулю. При сопротивлении резисторов 6 и 7, равном Rp, выходное напряжение и усилителя 8 тока определяется выражением ив«х -(I - )Rp Е Таким образом инвертирующий усилитель 4 и усилитель 8 тока с резисторами 6 и 7 обеспечивают выделение ЭДС ротора. При подаче на первый вход дифференциального усилителя 2 напряжения, равного.напряжению на роторе Up, его выходной сигнал Uj равен UQ. Up - Е IR 924 Это напряжение поступает на вход преобразователя 3 напряжение - ток, коэффициент передачи К которого задается равным К-1 - R7 Выходной ток преобразователя 3 напряжение - ток поступает в обмотку 5 ротора двигателя. Таким образом, при указанных коэффициенте передачи преобразователя 3 напряжение - ток, величинах сопротивления резисторов 6 и 7 и при подаче на первый вход дифференциального, усилителя 2 напряжения Up, равного номинальному значению напряжения питания двигателя, сигналы на выходах усилителя 8 тока и дифференциального усилителя 2 пропорциональны соответственно величинам ЭДС Е и тока 1 ротора. Эти сигналы перемножаются блоком 11 умножения, выходной сигнал которого, пропорциональный RpI(t)E(t), поступает на вход ключа 12, периодически открывающего выходным сигналом формирователя 13 времени шага ротора. Длительность импульсов, открывакяцих ключ 12, равна времени поворота ротора на заданный угол «С . Выходное напряжение U интегратора 14 после закрывания ключа 12 определяется выражением ii Uu -|.--J Eo(t)3(t)Jlt, где К t коэффициент передачи блока 11 умножения; постоянная времени интегратора 14; время поворота ротора на угол сС . При ненагруженном электродвигателе выходное напряжение и,, интегратора 14 пропорционально величине потерь энергии в электродвигателе. Напряжение Uojj записывается в блок 15 памяти (цепь сигнала на схеме не показана) . Затем производится запуск генератора 9 тока сигналом, поступающим по цепи 10 запуска генератора тока. Величина выходного тока генератора 9 начинает возрастать, причем этот ток находится в противофазе относительно тока, питакндего двигатель. В этом случае выходной ток генератора 9 тока создает тормозной момент, имитирующий нагрузку на валу двигателя, происходит уменьшение угловой скорости вращения ротора, изменяются ЭДС и ток ротора, моделируемого блоком 1 имитации нагрузки. Выходное напряжение интегратора 14 возрастает по мере роста тока генератора 9. Диф (реренциальный усилитель 16 вьщеляет разность напряжений на выходе интегратора 14 и блока 15 памяти. Выходное напряжение устройства (;вяэано с крутящим моментом М|фна валу электродвигателя соотношением II л - «-KfRP ,, V f te - 27Г р р где К. -.постоянный коэффициент. Когда на:грузка превышает максимальное для данного двигателя значение крутящего момента, происходит его останов и выходное напряжение интегратора 14 резко уменьшается. По максимальному значению напряжения на выходе 17 устройства, пропорциональнрму МНР, производится контроль качества двигателя. Наиболее существенный эффект достигается в случае контроля предлагаемьм устройством электродвигателей в миниатюрном и микроминиатюрном исполнениях. Изобретение позволяет отказаться от дополнительных механических устройств , служащих для создания нагрузки на валу контролируемого микродвигателя.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТ.ЕЛЕЙ, содержащее блок умножения, формирователь времени шага ротора, интегратор, блок памяти, ключ, дифференциальный усилитель, причем выход блока умножения подключен к первому входу ключа, к второму входу которого подключен формирователь времени шага ротора, а выход ключа через интегратор подключен к первому входу дифференциального усилителя и к входу блока памяти, выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя, о тличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса контроля электродвигателей, в него введен блок имитации нагрузки двигателя, состоящий из дифференциального усилителя, преобразователя напряжение ток, инвертирующего усилителя, первого и второго резисторов, усилителя тока и генератора тока, причем первый вход дифференциального блока усилителя блока имитации нагрузки двигателя связан с источником питания двигателя, а второй вход - с выходом усилителя тока и вторым входом блока умножения, выход дифференциального усилителя блока имитации нагрузки двигателя соединен с первьм входом блока умножения и входом преобразователя напряжение - ток, выход которого подключен к выходу генератора тока, к первой клемме обмотки ротора контролируемого двигателя и входу инвертирующего усилителя, выход которого через первьй резистор соединен с второй клеммой обмотки ротора контролируемого двигателя и входом усилителя тока, в цепи обратной Ч связи которого включен второй резисi тор. (О

%