Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя Советский патент 1992 года по МПК H02P5/16 

ы ел

vj

Использование: для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателей, например вентильных. Сущность: устройство со-держит два равновесных триггер и шесть элементов логического умножения, например логических элементов И-НЕ, первые входы первого, второго и третьего из которых соединены с выходом задающего генератора, первые входы четвертого, пятого и шестого логических элементов связаны с выходом датчика частоты вращения двигателя, выходы второго и пятого логических элементов подключены к первому входу первого триггера, к второму входу которого подключены выходы первого и шестого логических элементов, первый вход второго триггера соединен с выходом четвертого, а второй вход - с выходом третьего логического элемента. Кроме того в устройство введены дополнительно три трехвходовых логических элемента И, подключенных так, что повышается надежность благодаря исключению возможности ложного срабатывания устройства. При этом снижаются требования к длительности импульсов с задающего генератора и датчика частоты вращения. 1 ил. (Л с

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регулирования частоты вращения электродвигателей, например, вентильных.

Известны устройства стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока, содержащее основной, два вспомогатель- ных триггера, ряд схем совпадения, а также генератор эталонной частоты и датчик скорости вращения двигателя. Действие устройств основано на том, что в синхронном режиме, т.е. при совпадении частоты эталонного генератора и частоты следования импульсов с датчика частоты вращения двигателя, устанавливается строгое чередование импульсов эталонного генератора и датчика частоты вращения, которые поочередно меняют состояние основного триггера. Два вспомогательных триггера служат для вывода системы в синхронизм. Так, при отклонении частоты вращения от заданной, чередование импульсов нарушается и в некоторый момент времени два или более импульсов одной серии следуют подряд между

двумя импульсами другой серии. При этом срабатывает соответствующий вспомогательный триггер и система блокируется в состоянии разгона или торможения.

Известно также устройство синхронизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее три триггера, восемь элементов И-НЕ, четыре инвертора, два одновибратора, генератор эталонной частоты и датчик частоты вращения с формирователями выходных импульсов. 8 основе работы устройства тот же принцип входа в синхронизм, что и у описанных ранее устройств. Некоторое усложнение схемы обеспечивает сохранение синхронного режима г.м кратковременном пропадании импульса с тахогенератора и при проходе помехи.

Общим недостатком известных устройств является то обстоятельство, что выходные импульсы генератора эталонной Частоты и датчика частоты вращения должны быть сформированы таким образом, чтобы их длительность была достаточна для срабатывания триггеров и логических элементов, и они должны быть достаточно узкими, чтобы не происходило ложное срабатывание устройства сразу после изменения состояния триггера. Это обстоятельство требует дополнительных мер, усложняющих схему и снижающих ее надежность.

Наиболее близким к изобретению является дискретнофазовое устройство стабилизации частоты вращения вентильного двигателя, содержащее два равновесных триггера и шесть логических элементов ум- нож ени я, например элементов И-НЕ. Первые входы первого, второго и третьего логических элементов соединены с выходом задающего генератора, первые входы четвертого, пятого и шестого - связаны с выходом датчика частоты вращения.

Выходы второго и пятого логических элементов подключены к первому входу первого триггера, к второму входу которого подключены выходы первого и шестого логических элементов. Выход первого триггера соединен с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов. Первый вход второго триггера подключен к выходу четвертого, а второй вход - к выходу третьего логических элементов. Первый выход второго триггера соединен со вторыми входами второго и шестого логических элементов, а второй выход - с вторыми входами первого и пятого логических элементов.

Короткие импульсы с задающего генератора, поступая на вход устройства стабилизации, переводят его в состояние, при

котором с выхода стабилизатора снимается сигнал на включение двигателя. В установившемся режиме стабилизации при равенстве частот импульсов с задающего

генератора и датчика частоты вращения происходит поочередное подключение и отключение двигателя. При поступлении двух и более импульсов с датчика частоты вращения между двумя импульсами с задающего

0 генератора, что возможно лишь при частоте вращений выше заданной, подается сигнал на отключение двигателя.

Недостатком данного устройства является его низкая надежность, обусловленная возможностью ложного срабатывания уст5 ройства. Это объясняется тем, что к коротким импульсам с задающего генератора и датчика частоты вращения предъявляются очень жесткие и противоречивые требования по длительности. С одной стороны, ойа должна быть достаточной для надежного

0 срабатывания логических элементов и триггеров, а с другой не должна превышать время, необходимое для срабатывания этих элементов, так как в противном случае, если импульс на входе устройства еще не закон5 чился, а триггер уже перешел в другое состо- яние и напряжение на его выходе (а следовательно, и на соответствующих входах логических элементов) изменилось, то произойдет ложное срабатывание устройст0 ва и нарушение алгоритма его работы. Все это требует принятия специальных мер для формирования коротких импульсов заданной длительности. Время срабатывания элементов микросхем разных серий различ5 но и может колебаться в зависимости от напряжения питания, температуры и т.д.

Цель изобретения - повышение надежности устройства путем устранения возможности ложных срабатываний.

0 Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены три трехвходовых элемента И, причем входы первого трехвходового элемента И подключены ко входам и выходу первого триггера,

5 а выход связан с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов, входы второго и третьего трехвходовых элементов И подключены к входам и соответственно первому и второму выходам второго тригге0 ра, а их выходы соединены соответственно с объединенными вторыми входами первого и пятого и второго и шестого логических элементов.

На чертеже представлена схема уст5 ройства для стабилизации частоты вращения электродвигателя.

Устройство стабилизации содержит два равновесных триггера 1 и 2, шесть логических элементов И-НЕ 3-8 и три трехвходо- вых логических элемента И 9-11. Входы 12- 14 элементов 3-5 подключены к выходу задающего генератора 15. Входы 16-18 элементов 6-8 соединены с выходом датчика частоты вращения двигателя 19, Вход 20 трехвходового элемента И 9 связан с входом 21 триггера 1 и подключен к выходам элементов 3 и 8, а вход 22 элемента 9 совместно с входом 23 триггера 1 подключены к выходам элементов 4 и 7. Вход 24 элемента 9 соединен с выходом 25 триггера 1, а выход элемента 9 подключен ко входам 26 и 27 элементов 5 и 6. Входы 28-30 элементов 10 и 11 и триггера 2 объединены и подключены к выходу элемента 6. Входы 31-33 этих же элементов также объединены и связаны с выходом элемента 5. Выходы 34 и 35 триггера 2, подключены соответственно ко входам 36 и 37 элементов 10 и 11. Выход элемента 10 соединен с входами 38 и 39 элементов 3 и 7, а выход элемента 11 - с входами 40 и 41 элементов 4 и 8. Выход 35 является выходом устройства, сигнал с него поступает на схему.

Устройство работает следующим образом.

С выхода задающего генератора 15 стабильной частоты поступают короткие импульсы, например, образующиеся после дифференцирования импульсов генератора. Аналогичные импульсы поступают с выхода датчика 19, причем их частота пропорциональна частоте вращения двигателя.

В исходном состоянии при отсутствии ипульсов как с генератора 15, так и с датчика 19 устройство нахо,гмт:я в состоянии 1, при котором на выходах 25 л 35 триггеров 1 и 2 логические О, а нг выходе 34 триггера 2 - логическая Г. Tat к ., на выходах всех логических элементоз Л-НЕ 3-8 логические Г, то на выходах элементов И 9 и 11 - логические О, а на ьыходе элемента И 10 - логическая 1. При этом с выхода 35 устройства стабилизации сигнал на подключение двигатели на выдается.

При поступлении на входы 12-14 первого импульса с задающего генератора 15 только на выходе элемента 3 появляется сигнал нулевого уровня, так как на втором входе только этого элемента присутствует сигнал логической Г. Сигнал нулевого уровня, поступая на вход 21 триггера 1, переводит его в другое устойчивое состояние, при котором на выходе 25 появляется логическая 1. Однако так как с выхода логического элемента 3 сигнал нулевого уровня одновременно поступает и на вход 20 элемента И 9, то единичный сигнал с выхода 25

триггера 1 не пройдет через элемент 9 до тех пор, пока на его входе 20 присутствует нулевой сигнал, т.е. логический элемент И 9 осуществляет задержку единичного сигнала с выхода 25 триггера 1 на время, равное

длительности импульсов с генератора 15 или датчика 19 частоты вращения. Такая задержка исключает возможность ложного срабатывания при любой длительности импульсов с генератора 15 и датчика 19. Те же

0 функции выполняют логические элементы И 10 и 11. После окончания первого импульса с генератора 15 на выходе элемента 9 появляется логическая 1 и схема переходит в состояние И. При этом сигнал на выходе 35

5 по-прежнему отсутствует.

Второй импульс с генератора 15 вызовет появление сигнала нулевого уровня на выходах элементов 3 и 5, так как на вторых входах этих элементов логические Г. При

0 этом сигнал с выхода элемента 3 подтвердит состояние триггера 1, а сигнал с выхода элемента 5 переведет триггер 2 в другое состояние, которому соответствуют логическая Г на выходе 35 и логический О на выходе

5 34. Одновременно на выходе элемента 10, устанавливается логический О, а после окончания импульса с генератора на выходе элемента 11 устанавливается логическая 1 и схема переходит в состояние III. С появле0 нием логической Г на выходе устройства 35 двигатель подключается к сети и начинается его разгон.

Третий импульс с генератора, пройдя через элемент 4, переводит триггер 1 в ис5 ходное состояние, при котором на его выходе 25 устанавливается логический О. Схема переходит в состояние IV и дальнейшие импульсы с генератора уже не могут изменить ее состояние, так как на входах 26

0 и 28 логические О, а выходной импульс с элемента 4, поступая на вход 23 триггера 1, не изменяет его состояние. Двигатель продолжает разогнаться.

При поступлении импульсов с датчика

5 частоты вращения последовательность состояний схемы будет обратной. С приходом первого импульса с датчика частоты вращения 19 схема перейдет в состояние III, но до тех пор, пока частота вращения двигателя

0 не достигнет заданного значения, между двумя импульсами с задающего генератора не может пройти более одного импульса с датчика частоты вращения, поэтому схема поочередно находится в IV и III, т.е. двига5 тель остается подключенным к сети.

Для того, чтобы на выходе 35 устройства появился нуль и двигатель отключился от сети, на вход устройства между двумя импульсами с задающего генератора 15 должны пройти подряд два импульса с датчика 19. А это может случиться только тогда, когда частота вращения превысит заданный уровень стабилизации. Эти два импульса с датчика 19 переводят схему в состояние II и двигатель отключается от сети и тормозится. Следующий импульс с генератора устанавливает схему в состояние III и двигатель вновь разгоняется. В установившемся режиме стабилизации устройство попеременно находится в состояниях III и II, обеспечивая включение и отключение двигателя.

Таким образом, введение в устройство для стабилизации част ты вращения электродвигателя трех трехвходовых элементов И, подключенных описанным образом, позволяет повысить надежность устройства благодаря исключению возможности его ложного срабатывания. При этом снижаются требования к длительности импульсов с задающего генератора и датчика частоты вращения, что в свою очередь позволяет упростить устройства для получения этих импульсов.

Формула изобретения Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя содержащее

два равновесных триггера и шесть элементов логического умножения, например логические элементы И-НЕ, первые входы первого-третьего из которых соединены с

выходом задающего генератора, первые входы четвертого-шестого - с выходом датчика частоты вращения двигателя, выходы второго и пятого логических элементов И- НЕ подключены к первому входу первого

триггера, к второму входу которого подключены выходы первого и шестого логических элементов, первый вход второго триггера соединен с выходом четвертого, а второй вход - с выходом третьего логических элементов И-НЕ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены три трехвходовых логических элемента И, причем входы первого трехвходового логического элемента И подключены к входам и выходу первого триггера, а выход соединен с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов И-НЕ, входы второго и третьего трехвходовых логических элементов И подключены к

входам и соответственно первому и второму выходам второго триггера, а их выходы соединены соответственно с объединенными вторыми входами первого, пятого и второго,

шестого логических элементов И-НЕ,