Устройство для отключения электродвигателя при перегрузке Советский патент 1987 года по МПК H02P8/36 

1

Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами и может быть использовано при разработке шагового электропривода, работающего при изменяющихся в широких пределах нагрузках на валу.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем отключения шагового электродвигателя,

На фиг.1 показан диск с отверстиями, используемый при большом шаге двигателя; на фиг,2 - то же, вид сбоку; на фиг.З - то же, но при малом шаге двигателя; на фиг,4 - блок- схема устройства; на фиг„5 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство состоит из непрозрачного диска 1 с отверстиями 2, расположенными по окружности диска (фиг,1). Диск 1 жестко закреплен на ведомом валу сцепной полумуфты 3, приводимой в движение полумуфтой 4, закрепленной на валу шагового электродвигателя 5, Угол между отверстия- ми диска выбирается из соотношения

+ р) , где об - угловой шаг ша- говото электродвигателя 5, |3 - угловой размер отверстия в диске 1. С одной стороны диска 1 установлены сне- тодйоды 6 и 7 э с другой - фотодиоды 8 и 9 основной и дополнительной опто- пар. Дополнительная оптопара расположена под углом оС + |3 к основной

На фиго1 приведен-пример расположения onTonapj когда угол достаточно велик для того, чтобы оптопары можно было расположить рядом. При уменьшении угла У габариты светодиодов и фотодиодов оптопар могут помешать такому их расположению-. I

На фиг.З показано расположение оптопар для малых углов (). Здесь оптопары (для простоты показаны только зачерненные фотодиоды 8 и 9) расположены под углом 180 - - (ог + В ) „ Фотодиоды 8 и 9 оптопар через .усилители 10 и 11 подключены к входам RS-триггера 12 (фиг,4)„ Выход триггера 12 соединен с первым входом схемы ИЛИ 13, второй вход которой подключен к источнику 14 иг.1пульсов сброса, а выход соединен с входом сброса счетчика 15 импульсов Выход счетчика 15 подключен к первому вхо- ду элемента И 16, к второму входу которого подключен источник 17 управляющих импульсов шаговой частоты f,c, , причем выход элемента И 16 соединен

1

g

0 5

5 0 55

5

752

со счетным входом счетчика 15 и является выходом устройства, откуда импульсы щ. поступают на устройство управления шаговым электродвигателем 5.

Устройство работает следующим образом

В исходном состоянии элемент И 16 открыт и пропускает импульсы 18 шаговой частоты f.„ (фиг.5) на шаговый электродвигатель 5, который вращает полумуфты 3 и 4 и вместе с ними диск 1 о При отсутствии перегрузки с выходов фотодиодов 8 и 9 снимаются импульсы 19 и 20, усиливаемые усилителями 10 и 11 и.подаваемые далее на входы S и R триггера 12 (фиг,5), Так как отверстия 2 расположены под углом , а оптопары - под углом (Л + ), то период следования TV импульсов 19 и 20 соотносится с периодом следования Е импульсов 18 так же, как соотносятся углы - и /3 , длительность t/з, импульсов 19 и 20 определяется углом Р 5 3. их временной сдвиг - углом (сх. + р).

Под воздействием импульсов 19 и 20 триггер 12 периодически изменяет свое состояние и на его выходе вырабатываются импульсы 21,-которые, .проходя через элемент ИЛИ 13, периодически сбрасывают счетчик 15 в исходное нулевое состояние. Емкость счетчика 15 выбирается такой, чтобы при известном соотношении частот импульсов 21 и 18 он успевал устанавливаться в нулевое состояние до переполнения „

При возникновении перегрузки на ведомом валу шаговый электродвигатель 5 выпадает из синхронизма и его вал начинает совершать колебательные движения в пределах углового maraoi- , что приводит к соответствующим колебаниям полумуфт 3, 4 и диска 1. Так как оптронные пары расположены под углом oi +JJ,, а отверстия - под углом У 5 то колебания диска вызывают появление импульсов только на одном фотодиоде оптопар - 8 или 9, Это приводит к тому, что триггер 12 останавливается и на вхбд счетчика 15 импульсы не поступают. Счетчик 15 переполняется импульсами 18, на его выходе появляется запрещающий сигнал 22,, элемент И 16 закрывается и импульсы 23 с его вЁгхода перестают

поступать на шаговый электродвигатель 5, что ведет к его остановке.

Для йыхода устройства из указанного состояния достаточно подать на счетчик 15 импульс сброса от источ- ника 14 импульсов сброса. Импульсы сброса генерируются в моменты времени, определяемые алгоритмом работы того электромеханического устройства, в котором используется шаговый электродвигатель. Устройство позволяет эффективно останавливать шаговый электродвигатель при возникновении перегрузок, чем и достигается цель изобретения.

Формула изобретения

Устройство для отключения электродвигателя при перегрузке, содержащее установленный на валу диск с отверстиями, оптрпару, взаимодействующую с отверстиями диска,, усилитель, сое- .диненный с выходом оптопары, и счетчик импульсов, отличающее- с я тем, что, с целью расширения

функциональных возможностей путем отключения шагового двигателя, в него дополнительно введены второй усилитель, RS-триггер, элемент ИЛИ, элемент И, вторая оптопара, смещенная относительно первой на угол (i + /1) либо 180 -( - 1 )3 где dL - углово шаг ротора двигателя, 6 - угловой размер отверстия в диске, угловой шаг у которых равен или превьш1ает величину 2 (oi + |3), фотодиоды опто- пар через усилитель подключены к входам RS-триггера, выходом соединенного с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к источнику импульсов сброса, а выход - к входу сброса счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом, элемента И, а выход последнего - со счетным входом счетчика импульсов, при этом второй вход элемента И является клеммой для соединения с источником управляющих импульсов, а выход элемента И - клеммой для соеди- ,нения с pacпpeдeлиfелем 1Ф пульсов защищаемого электродвигателя.

Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами, и может быть использовано в шаговом электроприводе, работающем при изменяющихся в широких пределах нагрузках на валу. Цель состоит в расширении функциональных возможнос / / Ч J тей путем отключения шагового двигателя (ШД). Устройство состоит из диска 1 с отверстиями, закрепленного на оси полумуфты 3 фрикционной муфты, вторая полумуфта 4 которой закрепле- на на валу ШД 5, и двух оптопар «з светодиодов 6 и 7 и фотодиодов 8 и 9, с игналы с которых обрабатьшаются элек- тронной схемой. Расположение оптопар под углом об +й или 180-(о6 -/3 ) . где sL - угловой шаг электродвигате-„ ля, jb - угловой размер отверстия, уг™ лозой шаг которьгк 2(ii +/1) позволяет электронной схеме при возникновении перегрузки на валу ШД 5, приводящей к вибрациям вала в пределах уг- р лового шага, выработать сигнал блокировки, запрещающий подачу импульсов на электродвигатель. 5 ил. / zT СО СЛ СП фиг. 2

9(7)

us.1

фиг.2

Ю

12

fu3d

фие.

ILJL

Редактор А.Маковская

фи. 5

Составитель В.Алфимов Техред Л.Сердюкова

Заказ 5808/52Тираж 659 Подписное

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

Topfio/кение Sв Зоной полунуфты

Корректор С.Черни