Устройство для управления электродвигателем воздуховсасывающего агрегата пылесоса Советский патент 1992 года по МПК H02P5/16 H02P7/28 

сл

с

Использование: в электротехнике, в автоматизированном электроприводе для управления нереверсивными коллекторными электродвигателями. Введение в устройство формирователя счетных импульсцв, счетчика-дешифратора, индикаторно-ключевого блока, коммутатора, компаратора, задатчи- ка режима работы позволяет обеспечить простоту схемного решения устройства и повысить надежность переключения скорости вращения электродвигателя. 3 ил.

Изобретение относится к уборочной технике и может быть использовано для управления электродвигателем воздуховсасы- вающего агрегата как в бытовых пылесосах, так и в пылеуборочной технике для производственных условий, а также в автоматизированных электроприводах для управления нереверсивными коллекторными электродвигателями.

Известно устройство для управления электродвигателем воздуховсасывающего агрегата пылесоса, электрическая цепь электродвигателя которого содержит два тиристора, переключатель с подвижным и неподвижным контактами, два конденсатора. При этом первый тиристор подключен к источнику питания последовательно с якорной обмоткой электродвигателя, между одним из основных и управляющим его электродами включен второй тиристор, управляющий электрод которого последовательно соединен с первым конденсатором, подвижным контактом переключателя, его неподвижным контактом, вторым конденсатором, одна из обкладок последнего подключена к одному из полюсов источника питания в общей точке его соединения с обмоткой электродвигателя.

Однако в известном устройстве отсутствуют элементы, позволяющие изменить режим работы электродвигателя, вследствие чего не возможно улучшить его экономичность.

Известно также устройство управления однофазным нереверсивным симисторным электроприводом, содержащее регулятор, выход которого соединен с управляющим входом блока импульсно-фазового управления, и синхронизирующий трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к сети. Один выход вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора заземVI

CJ

00

OJ

лен, а другой соединен с вторым входом блока импульсно-фазового управления. Первый и второй выходы последнего подключены соответственно к первым входам двух логических элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами двух нуль-органов. Выходы двух логических элементов объединены между собой и через усилитель подключены к управляющему элементу симистора, который через входную диагональ диодного моста соединен с сетью. Выходная диагональ диодного моста предназначена для подключения к якорной обмотке электродвигателя. Входы нуль-органов объединены и подклю- чены к выходу синхронизирующего трансформатора.

Однако данное устройство, обладая сравнительно высокой точностью регулирования благодаря использования нуль-орга- нов и логических элементов, имеет сложную схему управления. Кроме того, отсутствие задатчика для установки требуемой мощности электродвигателя снижает экономичность устройства управления.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления электродвигателем воздуховсасывающего агрегата пылесоса, содержащее управляемый вентиль, выполненный в виде мостового диод- ного выпрямителя и тиристора, подключенного анодом к одному выводу источника питания, а катод и второй вывод источника питания предназначены для подключения электродвигателя, формирова- тель импульсов с ключом, выходом подключенный к управляющему электроду управляемого вентиля. Цепь формирования импульсов управления управляемым вентилем образована резисторной частью оптро- на, резистором, конденсатором, транзистором, делителем напряжения на резисторах, потенциометром, выпрямителем, маломощным трансформатором, терморезистором - датчиком температуры, электрическим контактом - мембраной пы- лесборника, излучающей частью оптрона, первичной обмоткой трансформатора, подключений к питающей электросети.

В этом устройстве отсутствуют элемен- ты, позволяющие изменять режим работы электродвигателя (его частоту вращения, потребляемую мощность из сети), тем самым исключается возможность повысить экономичность пылесоса при использова- нии его для выполнения различных бытовых технологических процессов, уборочных операций. Кроме того, в прототипе в качестве коммутирующего элемента использован тиристор с управлением по катоду, который

для своей работы по управлению электродвигателем пылесоса требует применения дорогостоящего мостового силового диодного выпрямителя.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для управления электродвигателем воздуховсасывающего агрегата пылесоса, содержащем управляемый вентиль, подключенный анодом к одному выводу источника питания, а катод и второй вывод источника питания предназначены для подключения электродвигателя, формирователь импульсов с ключом, выходом подключенный к управляющему электроду управляемого вентиля, последний выполнен в виде симистора, а формирователь им- пульсов содержит последовательно соединенные формирователь счетных импульсов, счетчик-дешифратор, индикатор- но-ключевой блок, коммутатор, компаратор, а также задатчик режима работы и источник опорного напряжения, при этом вход формирователя счетных импульсов соединены с ключом, вход источника опорного напряжения соединен с выводами источника питания, а выход соединен с вторым входом компаратора и через задатчик режима работы - с входами коммутатора, а выход компаратора является выходом формирователя импульсов.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для управления электродвигателем воздуховсасывающего агрегата пылесоса; на фиг.2 - его принципиальная электрическая схема; на фиг.З - графики зависимостей напряжения на элементах устройства от времени.

Устройство содержитуправляемый вентиль 1 (фиг.1), выполненный в виде симистора, подключенный анодом к одному выводу источника 2 питания, а катод управляемого вентиля 1 и второй вывод источника 2 питания служат для подключения электродвигателя 3, формирователь 4 импульса с ключом 5, выходом подключенный к управляющему электроду управляемого вентиля 1, Формирователь 4 импульсов предназначен для формирования импульсов управления сими- стором, подключен на выходе ключа 5 и содержит последовательно соединенные формирователь 6 счетных импульсов, счетчик-дешифратор 7, индикаторно-ключевой блок 8, коммутатор 9, компаратор 10, а также задатчик 11 режима работы и источник 12 опорного напряжения. При этом вход формирователя 6 счетных импульсов соединен с ключом 5, вход источника 12 опорного напряжения соединен с выводами источника2 питания, а выход источника 12 опорного напряжения соединен с вторым входом компаратора 10 и через задатчик 11 режима работы - с входом коммутатора 9, а выход компаратора 10 соединен с управляющим электродом управляемого вентиля 1. Источник 2 питания включает выключатель сети 13 и стабилизированный выпрямитель 14,

Узлы 4 формирователя импульсов управления имеют следующее назначение. Формирователь 6 счетных импульсов предназначен для исключения дребезга контактов ключа 5. Счетчик-дешифратор 7 служит для выбора режима работы электродвигателя 3 воздуховсасывающего агрегата пылесоса. Индикаторно-ключевой блок 8 служит для индикации выбранного режима работы электродвигателя и передачи сигнала на коммутатор 9, который обеспечивает подключение одного из выходов задатчика 10 режима работы к первому входу компаратора 11. Последний вырабатывает управляющие импульсы, сравнивая опорные напряжение и сигнал, полученный с коммутатора. Источник 12 опорного напряжения предназначен для выработки выпрямленного пульсирующего стабилизированного напряжения по амплитуде.

Формирователь 6 счетных импульсов (фиг.2) выполнен на основе микросхемы типа К561ЛА7 и состоит из двух логических элементов 15 и 16, конденсатора 17 и делителя напряжения на резисторах 18, 19; логический элемент 20 используется как инвентор. Счетчик-дешифратор 7 импульсов включен по схема с укороченным циклом и выполнен на микросхеме типа К561ИЕ8. Индикаторно-ключевой блок 8 состоит из четырех диодов 21-24, четырех транзисторов 25-28, четырех светоизлучаю- щих диодов 29-32, последовательно соединенных с одним из резисторов 37-40, и включен в коллекторную цепь соответствующего транзистора 25-28. Коммутатор 9 состоит из четырех тиристорных оптронных пар 41-44. Компаратор 10 состоит из транзисторов 45,46, резисторов 47,48 и импульсного трансформатора 49. Задатчик 11 режима работы состоит из четырех времяза- дающих цепочек (по числу задаваемых режимов работы), каждая из которых состоит из одного из резисторов 50-53 и общего для всех цепочек конденсатора 54. Источник 12 опорного напряжения содержит диодную мостовую двухполупериодную схему выпрямления на диодах 55-58, входом подключенную к сети переменного тока, стабилитрон 59 и гасящие резисторы 60, 61. Стабилизированный выпрямитель 14 включает диодную мостовую двухполупериодную схему выпрямления на диодах 62-65, сглаживающий фильтр, содержащий конденсатор 66, резистор 67 и электронный ста- билизатор напряжения, имеющий

транзистор 68, стабилитрон 69 и гасящий конденсатор 70, разряжающийся на резистор 71. Основные электроды симистора 1 зашунтированы цепочкой, состоящей из последовательно соединенных конденсатора

0 72, резистора 73, обеспечивающей надежность отпирания симистора короткими импульсами.

Устройство для управления электродвигателя воздуховсасывающего агрегата пы5 лесоса работает следующим образом.

При включении выключателя сети 13 переменное напряжение 220 В поступает на мостовую двухполупериодную схему выпрямления на диодах 55-58, мостовую двух0 полупериодную схему выпрямления на диодах 62-65, анод и катод симистора 1. С выхода стабилизированного выпрямителя 14 питание поступает на все узлы устройства, а с выхода выпрямителя источника 12

5 опорного напряжения через резисторы 60, 61 - на второй выход компаратора и на резисторы 50-53 задатчика 11 режима работы. На одном из выходов (0, 1,2,3) счетчика-дешифратора 7 появляется высокий потенци0 ал (например, на выходе О). Этот потенциал через диод 21 и резистор 33 поступает на базу транзистора 25 и открывает его. Через транзистор 25 протекает ток по следующей цепи: плюс стабилизированного

5 выпрямителя 14 через диод оптронной пары 41, светодиод 29 индикаторно-ключевого блока 8, резистор 37 транзистор 25 на минус стабилизированного выпрямителя 14. При этом светодиод 29 засвечивается, сигнали0 зируя включенный режим работы электродвигателя.

Под действием протекающего тока светодиод оптронной пары воздействует на тиристор этой пары и открывает его. При этом

5 резистор 50 через открывшийся тиристор оптрона 41 подключается к зарядной емкости 54, образуя времязадающую цепочку. При этом конденсатор 54 заряжается по цепи: плюс источника 12 опорного напряже0 ния (стабилитрон 59), резистор 50, тиристор оптронной пары 41, конденсатор 54 и минус источника опорного напряжения. Напряжение с конденсатора 54 поступает на первый вход компаратора 10. На второй вход ком5 паратора поступает напряжение со средней точки делителя, образованного резисторами 47 и 48, которые запитываются от источ- ника 12 опорного напряжения. При достижении напряжением на первом входе компаратора 10 величины, равной опорному

напряжению, поданному на его второй вход, транзисторы 45,46 открываются, и ток проходит через первичную обмотку импульсного трансформатора 49, а с вторичной обмотки трансформатора снимается импульсное напряжение, которое поступает на управляющий электрод симистора 1, открывая его. Симистор будет открыт до перехода синусоидального напряжения через нуль. В следующем полупериоде процесс повторяется.

На временных диаграммах (фиг.З) показано: 1 - напряжение сети; 2 - напряжение на выходе источника опорного напряжения; 3 - напряжение на втором входе компаратора (после делителя 47, 48); 4 - напряжение заряда конденсатора С54(для двух режимов работы электродвигателя воздуховсасыва- ющего агрегата); 5, 6 - напряжения на выходнойобмоткеимпульсноготрансформатора 49, подаваемые на управляющий электрод симистора 1 (для двух режимов); 7, 8 - напряжения на якорной обмотке электродвигателя (для двух режимов работы).

Для перехода на следующий режим работы электродвигателя 3 воздуховсасываю- щего агрегата пылесоса необходимо кратковременно нажать на кнопку ключа 5. При этом формирователь 6 счетных импульсов вырабатывает одиночный импульс положительной полярности, который подается на счетчик-дешифратор 7, на выходе 1 формирует высокий потенциал, который поступает на базу транзистора 26 через диод 22 и резистор 34. Дальнейший процесс выработки управляющего импульса аналогичен описанному. При этом в работе участвует транзистор 26, светодиод 30, тиристорная оптронная пара 42, времязадаю- щая цепочка, образованная резистором 51 и конденсатором 54.

Таким образом, изменяя с помощью

формирователя 4 импульсов продолжительность включения симистора 1, можно изменять действующее значение напряжения, подаваемого на обмотку якоря электродвигателя воздуховсасывающего агрегата пылесоса, а следовательно, частоту его вращения и потребляемую мощность.

Формула изобретения Устройство для управления электродвигателем воздуховсасывающего агрегата пылесоса, содержащее управляемый вентиль, подключенный анодом к одному выводу источника питания, а катод и второй вывод источника питания предназначены для подключения электродвигателя, формирователь импульсов с ключом, выходом подключенный к управляющему электроду управляемого вентиля, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и

экономичности, управляемый вентиль выполнен в виде симистора, а формирователь импульсов содержит последовательно соединенные формирователь счетных импульсов, счетчик-дешифратор, индикаторно-ключевой

блок, коммутатор, компаратор, а также задат- чик режима работы и источник опорного напряжения, при этом вход формирователя счетных импульсов соединен с ключом, вход источника опорного напряжения соединен

с выводами источника питания, а выход соединен с вторым входом компаратора и через задатчик режима работы - с входами коммутатора, а выход компаратора является выходом формирователя импульсов.

фиг.1

фиг 2

в