Индуктивный датчик положения ротора Советский патент 1987 года по МПК G01D5/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для индикации положения ротора вентильного двигателя, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 881525„

Цель изобретения - повьшшние ста- „ бильности тока нагрузки и надежности датчика за счет стабилизации, управляющего напряжения выходных транзисторов датчика.

На чертеже приведена электрическая схема индуктивного датчика положения ротора.

Индуктивный датчик положения со- держит установленный на роторе постоянный магнит 1, дроссели 2 и 3 насыщения с замкнутыми магнитопроводами, постоянньй магнит 4, согласующий . трансформатор 5, резистор 6,, о бмот- ку 7 питающего трансформатора преобразователя повьшенной частоты (не показан) , фазочувствительный демодулятор 8 содержащий диод 9, транзистор 10, обмотку 11 преобразователя повьшенной частоты, выпрямительный мост 12, конденсатор 13, резистор 14, диоды 15 и 16, силовые транзисторы 17 и 18, транзисторы 19 и 20 и резисторы 21 и 22, При этом начало первичной обмотки согласующего трансформатора 5 через последовательно сое- диненные обмотки дросселей 2 и 3 насьпцения соединено с ее концом, а ее средний вывод через последовательно-соединенные обмотку 7 питающего трансформатора и резистор 6 соединен с объединенными выводами обмоток дросселей 2 и 3 насыщения, начало первой вторичной обмотки согласующего трансформатора 5 соединено с первым входом выпрямительного моста 12, второй вход которого соединен с эмиттером транзистора 10, катодом диода 9 и концом второй вторичной обмотки согласующего трансформатора 5, начало которой соединено с анодом диода 9 и базой транзистора 10, коллектор которого соединен с концом первой вторичной обмотки согласующего трансформатора 5, Первьш выход, выпрямительного моста 12 соединен с первой обкладкой конденсатора 13, эмиттером транзистора 19, катодом ди10

15

11 преобразователя повышенной частоты с ВТО1ЭОЙ обкладкой конденсатора 13, эмиттером транзистором 20, катодом диода 16, базой силового транзистора 18 и через резистор 21 - с базой транзистора 19. Коллекторы транзисторов 19 и 20. объединены и через резистор 14 соединены с объединенными анодами диодов 15 и 16 и эмиттерами силовых транзисторов 17 и 18, коллекторы которых соединены С выходами датчика

Датчик работает следующим образом. При вращении ротора с постоянны - магнитом 1 сердечники дросселей 2 и -3 поочередно насыщаются.В момент изме- . нения состояний сердечников дросселей происходит скачкообразное (релейное)

2Q-изменение полярности напряжения на конденсаторе 13. Если в данный момент времени напряжение на конденсаторе 13 имеет положительную полярность на верхней обкладке, то ток проходит

25 по база-змиттерному переходу транзистора 19 и резистору 21, что приводит к насыщению коллектор-эмиттерного перехода транзистора 19. При этом ток фазового демодулятора 8 в рассматрива.,„ ,емый момент времени протекает по це- пи: насыщенный коллектор-эмиттерный переход транзистора 19, резистор 14 и база-эмиттерный переход силового транзистора 18, что приводит к открытию транзистора 18. Одновременно силовой

транзистор 17, работающий в противо™ фазе, надежно заперт падением напряжения на резисторе 14, подаваемого на вход силового транзистора 17, через насыщенный коллёк-тор-эмиттерный переход транзистора 19 Транзистор 20 при этом находится в состоянии отсечки благодаря смещению его база- эмиттерного перехода в обратном направлении. Через диод 15 ток в этот

40

45

50

момент времени не протекает, так как величина его порогового напряжения в прямом направлении выбрана большей, чем падение напряжения на резисторе 14.

Изменение полярности напряжения на конденсаторе 13 ведет к смене состояний транзисторов 17-20.

Резистор 14 в схеме датчика выполняет двойную функциюi является элеода 15, базой силового транзисторы 17 55 ментом ЕС-фильтра демодулятора и и через резистор 22 - с базой тран- источником запирающего напряжения для зистора 20. Второй выход выпрямитель- управляющей цепи одного из двух ра- ного моста 12 соединен через обмотку ботающих в противофазе силовых тран

5

11 преобразователя повышенной частоты с ВТО1ЭОЙ обкладкой конденсатора 13, эмиттером транзистором 20, катодом диода 16, базой силового транзистора 18 и через резистор 21 - с базой транзистора 19. Коллекторы транзисторов 19 и 20. объединены и через резистор 14 соединены с объединенными анодами диодов 15 и 16 и эмиттерами силовых транзисторов 17 и 18, коллекторы которых соединены С выходами датчика

Датчик работает следующим образом. При вращении ротора с постоянны - магнитом 1 сердечники дросселей 2 и -3 поочередно насыщаются.В момент изме- . нения состояний сердечников дросселей происходит скачкообразное (релейное)

Q-изменение полярности напряжения на конденсаторе 13. Если в данный момент времени напряжение на конденсаторе 13 имеет положительную полярность на верхней обкладке, то ток проходит

5 по база-змиттерному переходу транзистора 19 и резистору 21, что приводит к насыщению коллектор-эмиттерного перехода транзистора 19. При этом ток фазового демодулятора 8 в рассматрива„ ,емый момент времени протекает по це- пи: насыщенный коллектор-эмиттерный переход транзистора 19, резистор 14 и база-эмиттерный переход силового транзистора 18, что приводит к открытию транзистора 18. Одновременно силовой

транзистор 17, работающий в противо™ фазе, надежно заперт падением напряжения на резисторе 14, подаваемого на вход силового транзистора 17, через насыщенный коллёк-тор-эмиттерный переход транзистора 19 Транзистор 20 при этом находится в состоянии отсечки благодаря смещению его база- эмиттерного перехода в обратном направлении. Через диод 15 ток в этот

0

5

0

момент времени не протекает, так как величина его порогового напряжения в прямом направлении выбрана большей, чем падение напряжения на резисторе 14.

Изменение полярности напряжения на конденсаторе 13 ведет к смене состояний транзисторов 17-20.

Резистор 14 в схеме датчика выполняет двойную функциюi является элезисторов 17 или 18 вентильного двигателя.

Транзисторы 19 и 20 работают во всех условиях эксплуатации в ключевом режиме, в связи с чем падение напряжения на их коллектор-эмиттерных пе- реходах в состоянии насыщения не превьшает 0,1 В. Потери мощности во

входных и выходньпс цепях данных тран-,. ное включение диода 15 и транзистора

зисторов малы и не превышают 5 мВт при токе коллектора 50 мА.

Предлагаемая схема датчика положения ротора отличается высокой стабильностью тока нагрузки и меньшими потерями мощности в выходной цепи фазового демодулятора по сравнению с известным датчиком, где негативно сказьгааетсл нелинейность диодов, шунтирующих база-эмиттерные переходы силовых транзисторов. При прочих равных параметрах потери в выход; о5 цепи демодулятора датчика положения при токе 50 мА и температуре окружайщей

15

20

19, диода 16 и транзистора 20) повышает надежность датчика.

Формула изобретения

...Индуктивный датчик положения ро- ,тора по авт.ев, № 881525, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности тока нагрузки и надежности датчика, в него введены два резистора и два транзистора, причем эмиттер первого транзистора непосредственно, а база второго через первый резистор подключены к одной

среды минус в известном датчике js обкладке конденсатора, к другой обсоставляют 60-70 мВт, а в предлагаемом устройстве не превышают 20 мВт.

При использовании предлагаемого датчика в двухфазных вентильных злек- тродвигателях с четьфьмя сш1овь ми транзисторами (в случае резервирования с восемью), каждая пара которых .управляется своим демодулятором, преимущества предлагаемой схемы по экономичности очевидны. Учитывая, что

30

кладке которого подключены эмиттер второго транзистора непосредственно, а база первого - через второй резистор, коллекторы обоих транзисторов объединены и соединены с объединенными эмиттерами силовых транзисторов через резистор, падение напряжения на котором меньше напряжения отпирания диодов, шунтирующих база-эмиттер ные переходы силовых транзисторов.

Редактор Н. Тупица Заказ 5112/40

Составитель В. Быков Техред МоХоданич

Тираж 693 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

отказ маломощных транзистсРр.ов 19 и 20, как правило, проявляется в обрыве р-п-переходов, некоторое усложнение предлагаемого датчика по сравне- .нию с известным не только не снижает его надежность, но напротив, благодаря введению новых связей и резервированию выходных элементов (параллельное включение диода 15 и транзистора

19, диода 16 и транзистора 20) повышает надежность датчика.

Формула изобретения

...Индуктивный датчик положения ро- тора по авт.ев, № 881525, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности тока нагрузки и надежности датчика, в него введены два резистора и два транзистора, причем эмиттер первого транзистора непосредственно, а база второго через первый резистор подключены к одной

0

кладке которого подключены эмиттер второго транзистора непосредственно, а база первого - через второй резистор, коллекторы обоих транзисторов объединены и соединены с объединенными эмиттерами силовых транзисторов через резистор, падение напряжения на котором меньше напряжения отпирания диодов, шунтирующих база-эмиттерные переходы силовых транзисторов.

Корректор А.Обручар Подписное

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для индикации положения ротора вентильного двигателя. Цель изобретения - повышение стабильности тока нагрузки и надежности датчика - достигается за счет стабилизации управляющего напряжения выходных транзисторов датчика. Для этого в индуктивньш датчик дополнительно введены два транзистора 19 и 20 и два резистора 21 и 22 с соответствующими функциональными связями. Кроме того, датчик содержит установленный на роторе постоянный магнит 1, дроссели 2 и 3 насыщения с замкнутыми магнитопроводами,постоянный магнит 4, согласующий трансформатор 5, резистор 6, обмотку 7 питающего трансформатора, фазочувстви- тельный демодулятор 8 на диоде 9, транзисторе 10, обмотку 11 преобразователя повышенной частоты, мостовой выпрямитель 12, конденсатор 13, резистор 14, диоды 15 и 16, силовые транзисторы 17 и 18 и вновь введенные транзисторы и резисторы. Параллельное включение диода 15 и транзистора 19, диода .16 и транзистора 20 повьшгает надежность датчика. 1 ил.