Дискретный электропривод со стабилизацией скорости Советский патент 1979 года по МПК H02P7/60 

I

Изобретение относится к электроте.хнике и может использоваться в систе.мах автоматического управления приводом с шаговыми двигателя.ми.

Известен дискретный электропривод со стабилизацией скорости шагового двигателя, содержащий усилители мощности, ком.мутирующие ф.азы двигателя, потенциальный датчик положения, генератор импульсов и элемент сравнения 1.

Известное устройство обеспечивает высокую степень стабилизации скорости, но требует сложного из sepитeльнoгo узла.

Наиболее близким по технической суш.ности к предлагаемому изобретению является дискретный электропривод со стабилизацией скорости щагового двигателя, содержащий обеспечивающие поочередную коммутацию фаз двигателя усилители мощности, каждый из которых подключен своим входом к выходу элемента ИЛИ, соединенного одни.м входом с соответствующим выходом потенциального датчика положения, и элемент сравнения частот, подключенный одним входом к датчику положения, а вторым к выходу генератора импульсов 2.

Недостатком известного устройства является сложность схемы, низкая эксплуатационная надежность устройства, обусловленная использованием ждущих мультивибраторов, имеющих низкую по.мехоустойчивость и склонность к самовозбуждению, невысокая степень стабилизации скорости двигателя. Устройство позволяет изменять угол коммутации фаз двигателя лищь скачкообразно с дискретностью, соответствующей величине единичного шага двигателя.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемый дискретный электропривод содержит распределитель импульсов, две группы элементов И с числом элементов в каждой

5 группе, равным числу фаз двигателя, и дифференцирующий элемент, связывающий выход элемента сравнения с первыми входами элементов И одной группы, подключенных вторыми входами к выходам элементов ИЛИ, а выходами - к установочным входам распределителя импульсов, выходы которого связаны с первыми входами элементов И другой группы, соединенных вторыми входами с выходом элемента сравненяя, а выходами - с другими входами элементов ИЛИ, Такое выполнение дискретного привода со стабилизацией скорости позволяет существенно упростить схе.му, благодаря использованию в качестве элемента сравнения и регулирования скорости шагового двигателя распределителя импульсов. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, применительно к четырехфазному двигателю; на фиг. 2 показаны эпюры кривых синхронизирующего момента двигателя и временные диагра.ммы фазных напряжений применительно к четырехфазному шаговому двигателю. Предлагаемый электропривод смонтирован следующим образом. Шаговый двигатель 1 с потенциальным датчиком положения 2 на валу соединен с выходами фазных усилителей мощности 3, 4, 5 и 6, входь которых связаны с выходами элементов ИЛИ 7, 8, 9 и 10. Первые входы каждого элемента ИЛИ соединены с однои.менными выходами потенциального датчика положения 2, а вторые входы - с выходами элементов И 11, 12, 13 и 14, первые входы которых связаны с выходами распределителя импульсов 15, а вторые входы - с выходом элемента сравнения 16, который первым входом связан с выходом генератора импульсов управляемой частоты 17, а вторым входом - с выходом датчика положения 2. Установочные входы распределителя 15 соединены с выхода.ми элементов И 18, 19, 20 и 21, первые входы которых связаны с выходами соответствующих элементов ИЛИ 7, 8, 9 и 10, а вторые входы - с выходом дифференцирующего элемента 22, соединенного входом с выходом элемента сравнения частот 16. Тактовый вход распределителя импульсов 15 связан с выходом генератора импульсов управляе.мой частоты 17. Привод работает следующим образом. Шаговый двигатель 1 с потенциальным датчиком положения 2 на валу, соединенный с выходами фазных усилителей мощности 3, 4, 5, 6, входы которых через первые входы схем ИЛИ 7, 8, 9, 10 соединены с выхода.ми датчика положения 2, работает в режиме бесколлекторной машины постоянного тока с поочередной коммутацией фаз. В процессе разгона двигателя его скорость возрастает, что ведет к увеличению частоты и.мпульсов, поступающих с выхода датчика положения 2 на первый вход схемы сравнения частот 16. По достижении предварительно установленной частоты импульсов, поступающих с генератора импульсов 17 на второй вход элемента сравнения частот 16, с его выхода поступает сигнал на первые входы элементов И 11, 12, 13 и 14, который разрещает прохождение сигналов с выходов распределителя импульсов 15 на вторые входы элементов ИЛИ 7, 8, 9 и 10 и через дифференцирующий элемент 22 поступает на первые входы элементов И 18, 19, 20 и 21, обеспечивая начальную установку распределителя импульсов 15 в состояние, соответствующее номеру возбужденной в данный момент фазы двигателя 1. Частота переключения распределителя импульсов 15, управляемого от генератора импульсов 17, задает темп переключения фаз двигателя 1. Работа привода поясняется характеристиками синхронизирующего момента М щагового двигателя соответственно для I, И, III и {V-ой его фаз, совмещенными с временны.ми диаграммами напряжений на выходе генератора импульсов управляемой частоты Г, выходе потенциального датчика положения Д1, Д2, ДЗ, Д4, выходах распределителя импульсов Р1, Р2, РЗ, Р4 и суммарны.ми напряжениями LI, L 2,1.3,1 4 на выходах элементов ИЛИ 7, 8, 9 и 10 (фиг. 2). Заштрихованные площади кривых синхронизирующего момента соответствуют энергии, сообщаемой двигателю в каждом цикле коммутации. Двойная штриховка соответствует одновременно.му возбуждению двух фаз двигателя. Заштрихованная площадь выше оси абсцисс соответствует энергии разгона двигателя, ниже оси абсцисс - энергии торможения. Эпюры приведены для случая уменьщения (фиг. 2, а) и увеличения (фиг. 2,6) скорости двигателя относительно установленной частоты импульсов. Из приведенных на фиг, 2, а временных характеристик следует, что при у.меньшении скорости двигателя относительно заданной генератором частоты обеспечивается непрерывное и плавное опережение угла ком.мутации фаз двигателя, в результате чего, как видно из графика моментных кривых, увеличивается количество энергии, получаемой двигателем. В случае же увеличения скорости двигателя относительно частоты, задаваемой генератором, угол коммутации непрерывно и плавно смец.1,ается в сторону отставания, обеспечивая, как видно из графика фиг. 2, б, увеличение тормозных моментов, обеспечивающих притормаживание двигателя. Таким образом, обеспечивается стабилизация скорости двигателя около значения, задаваемого частотой генератора импульсов управляемой частоты. Изменением частоты генератора можно управлять скоростью двигателя, достигаемой в замкнутом режиме. Формула изобретения Дискретный электропривод со стабилизацией скорости шагового двигателя, содержащий обеспечивающие поочередную коммутацию фаз двигателя усилители мощности, каждый из которых подключен своим входом к выходу элемента ИЛИ, соединенного одним входом с соответствующим выходом потенциального датчика положения и элемент сравнения частот, подключенный одним входом к датчику положения, а вторым - к входу генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью упрощения, он содержит распределитель импульсов, две группы элементов И с числом элементов в каждой группе, равным числу фаз двигателя, и дифференцирующий элемент, связывающий выход элемента сравнения с первыми входами элементов И одной группы, подключенных вторыми входами к выходам элементов ИЛИ, а выходами - к установочным входам распределителя импульсов, выходы которого связаны с первыми входами элементов И другой группы, соединенных вторыми входами с выходом элемента сравнения, а выходами - с другими входами элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 502470, кл. Н 02 Р 7/60, 1974.

2.Патент ФРГ № 2164685, кл. Н 02 К 29/02, 1976.

й/г.7

I я

и ш If I п

iCJOi.

т

т&

S

%