Устройство для регулирования скорости электродвигателя Советский патент 1988 года по МПК H02P7/28 

со

сз:

1чЭ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам механизмов с высокими требованиями к точности поддержания скорости вращения электродвигателя и широкому диапазону ее регулирования, и может быть использовано в лентопротяжных механизмах магнитофонов и кинофотоаппаратуры.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.

На чертеже представлена блок- схема устройства.

Устройство для регулирования скорости электродвигателя постоянного тока содержит последовательно соединенные интегратор 1 и компаратор 2, формирователь 3 импульсов, источник А опорного напряжения, выходом подсоединенный к второму входу компаратора 2„электродвигатбитя. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные источники стабилизированного 5 и управляющих 6 напряжений, согласующий усилитель 7, второй интегратор 8, второй ком- парятор 9, Выход последнего через включенный в прямом направлении развязывающий диод 10 подключен к установочному входу триггера 11, Выход первого компаратора 2 через другой развязывающий диод 12, включенный в прямом направлении, соединен с установочным входом триггера 11, выход которого является выходом устройства и предназначен для подключения к электродвигателю,, Сбрасывающий вход триггера 11 подключен к входу счетного триггера 13 и выходу формирователя 3 импульсов, первый выход счетного триггера 1 3 второй вход которого соединен с первым входом первого интегратора 1, подключен к выходу согласующего усилителя 7, Второй выход счетного триггера 13 соединен с первым входом второго интегратора 8, Вход источника 4 опорного напряжения подключен к выходу источника 5 стабилизированного напряжения Вторые входы обоих компараторов 2 и 9 объединены. Вход формирователя 3 предназначен для подключения к выходу датчика 14 скорости.

Устройство работает следукмцим образом.

При включении питания вал электродвигателя. 1 неподвижен, на вход устройства с датчика 14 скорости им0

5

0

5

0

5

0

5

0

пульсы на вход формирователя 3 не поступают. На выходе формирователя 3 импульсы также отсутствуют.

Счетный триггер 13 находится в одном из двух устойчивых состояний, например на выходе 1 - высокий уровень напряжения, на выходе II - низкий. Тогда интегратор 1, управляющий вход I которого соединен с выходом 1 счетного триггера 13, находится в нулевом состоянии, а интегратор 8, управляющий вход I которого соединен с выходом 11 счетного триггера 13, интегрирует сигнал управления, поступающий на его информационный вход II от источника 6 управляющего напряжения через согласующий усилитель 7, Напряжение на выходе интегратора 8, в случае постоянного управляющего напряжения, нарастает по линейному закону, В момент, |согда это напряжение, поступающее на неинвертирующий вход компаратора 9, превышает уровень опорного напряжения, поступающего от источника 4 опорного напряжения на инвертируюошй вход компаратора на выходе последнего появляется высокий уровень напряжения. Это напряжение через развязывающий диод 10 поступает на установочный вход I выходного триггера 11 и переводит его в состояние, при котором на его выходе есть высокий уровень напряжения Высокий уровень напряжения является сигналом на включение питания электродвигателя, Питание двигателя включается, вал двигателя начинает вращаться При поступлении первого импульса с датчика 14 скорости электродвигателя сформирован- ный формирователем 3 импульсов короткий импульс поступает на счетный вход счетного триггера 13 и на сбра- сь1вающий вход II триггера 11, В этот момент времени на обоих входах триггера 11 присутствуют положительные напряжения, а именно на входе I-- с выхода компаратора 9 и на входе II - с формирователя 3 импульсов. При этом триггер 11 остается в состоянии, при котором на его выходе высокий уровень, так как- его установочный вход 1 обладает приоритетом по отношению к входу II, Счетный триггер 13с приходом на его вход импульса меняет свое состояние на противоположное, при этом на выходе

31

I.устанавливается низкий уровень напряжения, а на выходе II - высокий о

Интегратор 1, на управляющем входе которого теперь низкий уровень напряжения, начинает интегрировать сигнал управления, поступающий от источника 6 управляющего напряжения через согласуклций усилитель 7 на его информационный вход II, Следовательно, интегратор 8, на управлякяцем входе которого теперь высокий уровен устанавливается в нулевое состояние Его выходное напряжение снижается до нуля, что приводит к установке ком- паратора 9, соединенного своим неинвертирующим входом с его выходом, в состояние, при котором на его выходе имеется низкий уровень напряжения, При этом с входа I триггера высокий уровень снимается, но он остается в прежнем состоянии, так как к этому времени короткий импульс на его вход

IIс формирователя 3 импульсов уже закончился Питание на электродвигатель продолжает поступать, и он набирает обороты, так как частота вращения вала электродвигателя еще невелика, интервал меяоду первым и вторым импульсами, поступающими с датчика 14, велик и напряжение на выходе интегратора 1, нарастающее

по линейному закону, также превыщает опорное, и компаратор 2 выдает на выходе высокий уровень напряжения, который через развязываняций диод 12 поступит на вход 1 выходного триггера 1I и подтверждает его состояние с высоким уровнем напряжения на выходе. Второй импульс, поступивщий с датчика 14 через формирователь 3 импульсов, поступает на счетный вход счетного триггера 13 и вход II вы- зсодного триггера 11, Счетный триггер 13 изменяет свое состояние, а выходной триггер 11 остается в прежнем состоянии, так как на его входе Г присутствует высокий уровень. Интегратор 1 установлен в нулевое состояние, а интегратор 8 снова начинает интегрировать и т.д

По мере увеличения частоты вращения вала электродвигателя импульсы с датчика 1А поступают все чаще и чаще следовательно, интервал интегрирования, равный промежутку времени между импульсами, становится все меньше и меньше. При этом наступает такой момент, когда амплитуда напряжения

0

0

5

5

0

5.

0

5

0

5

на выходе интегратора к моменту окончания интегрирования не достигает уровня опорного напряжения, Компаратор, подключенный к выходу этого интегратора, не вьщает на своем выходе высокий уровень, следовательно его нет и на установочном входе 1 выходного триггера 11. Очередной им- . пульс с датчика 14 через формирователь 3 импульсов, поступивший на сбрасывающий вход II выходного триггера 11, устанавливает его в состояние, при котором на его выходе имеется низкий уровень. Питание электродвигателя отключается Частота вращения вала электродвигателя начинает уменьшаться. Это вызывает увеличение интервалов интегрирования и, следовательно, амплитудь: напряжения на выходах интеграторов 1 и 8. Увеличение амплитудь приводит к срабатыванию компараторов 2 и 9 и установке выходного триггера 11 в состояние с высоким уровнем на его выходе и включению электродвигателя.

Таким образом, при частоте вращения вала электродвигателя выше расчетной, происходит отключение питания электродвигателя, а при уменьшении - включение. Меняя уровень управлякнцего напряжения можно в широких пределах регулировать частоту вращения вала электродвигателя„

Высокая точность устройства достигается за счет повышения точности установки начальных условий интегрирования, а быстродействие за счет отсутствия задержки сигнала управления электродвигателем, равной постоянной времени цепи вьщеления постоянной составляющей.

Формула изобретения

Устройство для регулирования скорости электродвигателя, содержащее последовательно соединенные первый интегратор и первый компаратор, формирователь импульсов, источник опорного напряжения, выходом подсоединенный к второму входу компаратора, вход формирователя импульсов является входом устройства и предназначен для подключения к выходу датчика скорости электродвигателя, о т л и ч а- ю щ е 6 с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в цего введены последовательно со&ди5, 13762П76

ненные источники стабилизированного,телю, сбрасывающий вход триггера под- управляющего напряжений, согласующийключен к входу счетного триггера и вы- усилитель, второй интегратор, второйходу формирователя; импульсов, пер- компаратор,выход которого черезс выход счетного триггера соединен включенный в прямом направлении одинс первым входом первого интегратора развязывающий диод подключен к уста-второй вход которого подключен к вы- новочному входу триггера, выход пер- «оду согласующего усилителя, второй вого компаратора через другой развя выход счетного триггера соединен с зывающий диод, включенный в прямомШ первым входом второго интегратора, направлении, соединен с установочнымвход источника опорного напряжения входом триггера, выход которого явля- подключен к выходу источника стабили- ется выходом устройства и предназна-зированного напряжения, вторые входы чен для подключения к электродвига-обоих компараторов объединены.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в лентопротяжных механизмах магнитофонов и кинофотоаппаратуры. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. Частота вращения вала электродвигателя преобразуется в электрическое напряжение посредством интегрирования управляющего напряжения за время между двумя импульсами с датчика 4 скорости вращения вала Сигнал рассогласования получают при сравнении амплитуды напряжения на интеграторах с опорным напряжением источника 4. С целью точного задания начальных условий интегрирования применено два интегратора, работающих поочередно: один интегрирует, другой в это время устанавливается в состояние О. Обороты электродвигателя прддерживают- ся в соответствии с величиной управляющего напряжения. Меняя в щироких пределах управляняцее напряжение, можно изменять обороты электродвигателя . 1 ил, с 9 Crt