Индуктивный датчик положения ротора Советский патент 1979 года по МПК H02K29/02 G08C9/04 

1

Изобретение относится к вентильным дви гателям, в частности к устройствам для индикации положения ротора двигателя.

По основному авторскому свидетельству № 377850 известен индуктивный датчик положения ротора, выходные обмотки которого через согласующие трансформаторы подключены к фазочувствительным усилителям-демодуляторам на транзисторах, в коллеКТорной цепи каждого из которых .включена обмотка положительной обратной связи, размещенная на согласующем трансформаторе 1 .

Недостатком известного индуктивного датчика является относительно низкое быстродействие при отключении чувствительных элементов, когда сигнал в выходной цепи из-за наличия конденсатора спадает медленно. В результате этого в регулируемых вентильных электродвигателях датчик не обеспечивает надежной работы силовых транзисторов коммутатора при широтно-импульсчом регулировании скорости вращения.

Цель изобретения - устранение указанного недостатка.

Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен двухпозициоиным ключом.

нормально разомкнутые контакты которого включены в цепь питания датчика, а через нормально-замкнутые контакты средняя точка нагрузки, например, управляющих цепей двух транзисторов, работающих в противофазе, соединена с отрицательным зажимом

выпрямителя усилителя демодулятора.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема датчика с нагрузкой в виде резистора; на фиг. .2 - выходная часть датчика, нагрузкой которого являются цепи управления двух транзисторов, работающих в противофазе.

Предлагаемое устройство содержит чувствительные элементы 1, 2 (дроссели насыщения), согласующий трансформатор 3, транзистор 4 усилителя-демодулятора, выпрямительный мост 5 в цепи питания транзистора демодулятора, вторичные обмотки 6, 7, 8 трансформатора, сглаживающий конденсатор 9 на выходе демодулятора, нагрузку 10 датчика, двухпозиционный ключ 11, трансформатор 12 питания датчика, резисторы 13, 14 силовые транзисторы 15, 16 коммутатора вентильного двигателя, диоды 17, 18. Индуктивный датчик содержит чувствительные элементы 1, 2 (дроссели насыщения), подключе 1НЬ С к первичным o(),iO( 1лам согласующего трансформатора 3. ibnaniie чувствителып.1х элементов i и 2 осушестплиется через нормально pJiaoMKiiyTbn контакты ключа i I от обмотки 8 траисформагора 12. Первичная обмотка трлцеформатора (п; схеме не показана) получает |1итание от псточника повышенной частоты. Вторнчиьь: обмотки трансфор.маторй 3 подключены на вход усилителя-демодулятора, вы110Л1ИМ11К)го на транзисторе 4, питание которого осуществляется через вьг.прямительный мост от обмоток 6, 7 трансформатора 12. Выходом датчика является нагрузка 10, параллельно которой по.цсоединеи койденсатор 9. Средняя точка иагруз чн 10 нормально замкнутые контакты кл.юча 1 подсоединена к отрицательному аажнму моста 5, Нагрузкой датчнка на схеме фиг; 2 является цепь, состоящая н: последоиательно соединенных между собой ограничительных резисторов 13, 14 я унравляюгннх переходов транзисторов 5, 16. зан унтирог анных в обратном налраплеини диодами, соответственно, 17 и миттеры транзисторов 15, 16 об-ьедннены и образуют среднюю точку нагрузочной цепн индуктивного датчика. Если нормально разомкнутая пара кон: тактов ключа 11 замкнута, то к чувствительным элементам-дросселям 1 и 2 подается напряжение от обмотки 8 траисформато|1а питания 12.При, вращении ротора сигнальный элемент датчика - постоянный магнит (на схеме не показан) поочередно намагии-чивает сердечники дросселей 1 и 2. В момент измерения состояний сердечников дросселей происходит скачкообразно (релейное) изменение полярности напряжения на нагрузке 10 датчика (на конденсаторе 9). Если нагрузкой датчика является цепь управления транзисторов 15, 16 (фиг. 2) коммутатора вентильного двигателя, то при одной полярности напряжения на конденсаторе 9 один из транзисторов будет открыт, а дру,гой - закрыт. Изменение полярности выходкого напряжения датчика ведет к смене состояний указанных транзисторов. При размыкании с помощью ключа 1 цепи питания, дросселей 1, 2 транзистор 4 демодулятора запирается, а конденсатор 9 начинает разряжаться. Вследствие тбго, что средняя точка нагрузки 10 через замкнувшиеся нормально замкнутые контакты ключа 11 подсоединяется к отрицательному зажиму моста 5, разряд конденсатора 9 происходит быстрее, а именно с ггастоянной времени в два раза меньшей, чем до замыкания указанной пары контактов ключа II, так как теперь конденсатор раз- ряжается на половину сопротивления нагрузки, 10. Например, если в момент размыкания ключом 11 цепи питания дросселей 1, 2 полярность напряжения на конденсаторе 9 будет такой, как показано на |)нг. I, то разряд конденсатора произойдет по цепи: верхняя обкладка конденслтора - верхняя половина нагрузки Ю-иормально, замкнутая нара контактов ключа 1 i -- отрицательный зажим моста 5 - обмотка 7 транс .) 2 - нижняя обк.ладка конденсатора 9. При этом скорость разряда возрастает еще больше и моменты, когда полярность напряжения на обмотке 7 совпадает но фйзе с полярностью напряжения на конденсаторе. В результате большой скорости разряда конденсатора сигнал напряжения на выходе (нагрузке) датчика быстро падает до нуля и с.хема вновь готова к нормальной работе при замыкании цепи питания дросселей 1, 2, В схеме фиг. 2 разряд конденсатора ри размыкании цепи питания дросселей буд(5т происходить еще быстрее, так как при малых уровнях напряжения на конденсаторе (4--5 В) сопротивление последовательно соединен {ых, напрИ;мер, резистора 13 и диода 17 в несколько раз меньще сопротигзления эмиттер-базового перехода транзистора 16 и резистора 14. Следует отметить, что при отсутствии напряжения на конденсаторе 9 (цепь питания дросселей , 2 разомкнута) транзис-. торы 15 и 16 надежно заперты за счет напряжения на обмотках 6 и 7 трансформатора 12. Например, если в рассматриваемый момент времени полярность напряmetnm на обмотке 6 такова, что «плюс справа, то потекут токн по двум цепям; 1) правый зажим обмотки б - резистор 3 - диод 17 - нормально замкнутая пара коктактов ключа П - один из диодов моста 5---левый зажи.м обмотки-6; 2) правый зажим обмотки 6 - конденсатор 9 - резис-. тор 14 - диод 18 - норма; ьно замкнутая пара контактов ключа 1 -- /1иод моста 5 - левый зажим обмотки 6. В следующий полупериодизменения напряжения положительный потенциал будет на г равом зажиме обмотки. 7. Теперь по указанным цепям токи будут протекать за счет напряжения на обмотке 7. Эти токи создадут на диодах 17 и 18 падения напряжения, надежно удерживающие транзисторы 15 и 16 в запертом состоянии в течение всего времени отсутствия питания дросселей I и 2, Таким образом, 4 предложенном индуктивном датчике всякий раз при размыкании нормально разомкнутой пары контактов ключа 11 и замыкании нормально замкнутой пары контактов того же происходит быстрый спад (до нуля) напряжения на нагрузке и удержание транзисторов 15 и 16 (фиг. 2) в запертом состоянии. Другими словами, датчик обладает высоким быстродействием при возвращении в исходное состояние после размыкания цепи питания чувствительных элементов (дросселей). Это обстоятельство (с учетом больнюго быстродействия, присущего датчику

при замыкании ueiin питания дросселей) позволяет осуществить с большой частотой шиpOTKo-HrvfnyjibCHOe управление сигналом на выходе датчика н в случае его применения с вентильным двигателем -- повысить надежность работы транзисторного коммутатора арн широтно-импульсном регулировании скорости вращения последнего.

Экспериментальные исследования предлагаемого датчика показали, что спад напряжения сигнала па выходе датчика происходит практически по релейному закону за время меньшее полупериода питающего напряжения, тогда как в известных подобных датчиках спад ;у|ится периодов питающего напряжения.

Ключ 11 может быть выполнен на бесконтактных, FiaripMMep, полупроводниковых элементах.

Формула изобретения

Индуктивный датчик положения ротора по авт. св. К 377850, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при И1иротно импульсном управлении напряжением на нагрузке, например, в управляющих цепях двух работающих в протиЬофазе транзисторов коммутатора вентильного электродвигателя, он снабжен двухпозицнонным ключом, нормально разомкнутые контакты которого включены в цепь питания датчика, а через нормально замкнутые контакты-ключа средняя точка нагрузки соединена с отрицательным зажимом выпрямителя усилителя-демодул ятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР № 377850, кл. Н 02 К 29/02, 1969.