Устройство для управления электродвигателем постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 

1

Изобретение относится к области автоматизации оборудования и может быть использовано для стабилизации скорости двигателей постоянного тока, предназначенных для применения в раз- 5 личных областях промышленности, в частности при автоматизации технологических процессов.

Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, Ю содержащее генератор тактовых импульсов, элемент задержки, два счетчика, декодирующий фиксатор, триггер, реверсивный счетчик и компаратор II}.

Наиболее близким к изобретению по 5 технической сущности является устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее влок питания двигателя, датчик скорости, два счетчика импульсов, два генерато-20 ра импульсов, соединенных со счетными входами соответствующих счетчиков импульсов, компаратор, выход которого соединен с блоком питания двигателя, реверсивный счетчик, потенциальные 25 выходы которого подключены к одним входам компаратора, а к другим входам компаратора подключены потенциальные выходы второго счетчика импульсов , установочный вход которого сое 30

динен с блоком питания двигателя, и блок ввода 2. ,

Однако известные устройства оттчает недостаточная стабилизация скорости двигателя.

Цель изобретения - повышение стабилизации скорости двигателя.

Это достигается тем, что в известное устройство введен блок управления угол отсечки, выполненный в виде дешифратора, логического блока 2И-ПИЛИ, элемента задержки, триггера и элемента И, причем выход датчика скорости соединен со входом элемента задержки и с первым входом элемента И, выход элемента задержки соединен с первым установочным входом триггера и с установочным входом первого счетчика импульсов, потенциальные выходы которого соединены со входами дешифратора, выходы которого соединены с одними входами логического блока 2И-ПИЛИ,.другие входаа которой соединены с первым выходом блока ввода, выход логического блока 2И-пИЛИ соединен со вторым входом элемента И и вторым установочным входом триггера, выход которого подсоединен ко входу направление реверсивного счетчика, к счетному входу которого подключей выход элемента И, а установочный вход реверсивного счетчика соединен со вторым выходом блока ввода. На фиг. 1 представлено устройство для управления электродвигателем постоянного тока , на фиг. 2 - блок управления углом отсечки. Устройство содержит блок 1 питания двигателя, датчик скорости 2, два счетчика импульсов 3 и 4, два генератора импульсов 5 и 6, соединенных со счетными входами соответствующих счет чиков импульсов, компаратор 7, выход которого соединен с блоком питания двигателя 1, реверсивный счетчик 8, потенциальные выходы которого подключены к одним входам компаратора 7, а к другим входам компаратора подключены потенциальные выходы второго счетчика импульсов 4, установочный 9ход которого соединён с блоком питания -двигателя 1, блок ввода 9, блок 10 управления углом отсечки, выполненный в виде дешифратора 11 (см. фиг. 2), элемента задержки 12, логического бло ка 2И-ПИЛИ 13, триггера 14 и элемент И 15, причем выход датчика скорости 2 соединен со входом элемента задержки 12 и с первым входом элемента И 1 выход элемента задержки соединен с первым установочным входом триггера 14 и с установочным входом первого счетчика импульсов 3, потенциальные выходы которого соединены со входами дешифратора 11, выходы которого соединены с одними входами логического блока 2И-ПИЛИ 13, другие входы которой соединены с первым выходом блока ввода 9, выход логического блока 2И-ПИЛИ 13 соединен со вторым входом элемента И 15 и вторым установочным входом триггера 14, выход которого подсоединен ко входу направление реверсивного счетчика 8, к счетному входу которого подключен выход элемента И 15, а установочный вход реверсивного счетчика 8 соединен со вторым выходом блока ввода 9. Устройство работает следующим обраэом. При вращении двигателя постоя ного тока связанный механически с ни фотоэлектрический датчик скорости 2 вырабатывает последовательность импульсов N, частота которых f j пропор циональна скорости вращения двигател Через блок 10 управления углом отсеч ки задержанные импульсы N с фотоэле трического датчика 2 поступгиот на ус тановочный вход первого счетчика импульсов 3. На счетный вход первого счетчика 3 подаются импульсы от первого генератора импульсов 5. Первый счетчик 3 подсчитывает количество им пульсов от генератора 5 в интервале между импульсами последовательности N.Каждый импульс из последовательно ти NJ устанавливает первый счетчик импульсов 3 в нулевое исходное состояние. Количество импульсов, накопленное в первом счетчике 3, определяется дешифратором 11. Заданная веичина скорости вращения двигателя U) поступает от устройства ввода 9 на-блок 10 управления углом отсечки, где она сравнивается с состоянием dti ешифратора 11. в результате сравнения образуется сигнал W , который используется для управления направлением cxetvoj реверсивного счетчика 8. Сигнал W имеет два логических состояния, определяемых следующим образом:(0, если Шз7Шт-(сложёние) Л ll, если ш-,(зычитание,) где UD- -действительная скорость вращения двигателя. в исходном состоянии в реверсивный счетчик 8 производится запись фиксированного числа сигналом линии 3 от устройства ввода 9. На счетный вход реверсивного счетчика 8 поступает N,2 ,опрепоследовательность импульсов деляемая соотношением ( N, при Ш, , при о;,, Шт- (2) Как следует из соотношений (1) и (2) в реверсивном счетчике 8 хранится Записанное число, которое складывается или вычитается с последовательностью импульсов зависимости от соотношения действительной и заданной Ш скорости двигателя. В случае равенства действительной и заданной скоростей (и)-а))на счетный вход реверсивного счетчика 8 импульсы N не поступают; в реверсивном счетчике 8 хранится накопленное число, полученное при достижении заданной скорости. При внешних возмущениях (изменении момента нагрузки двигателя, изменении питающих напряжений и т.д.) нарушается равенство скоростей, импульсы N 2 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 8, изменяя накопленное в нем число в необходимом направлении до получения нового равновесного состояния. На счетный вход второго счетчика импульсов 4 поступают импульсы от второго генератора импульсов 6. Нд установочный вход счетчика 4 подаютс;я импульсы Шс, которые формируются каждый раз, когда амплитуда питакядей сети равна нулю. Каждый импульс из последовательности с устанавливает во втором счетчике 4 заранее выбранное фиксированное число. Последовательность импульсов от второго генератора 6 вычитается из фиксированного числа, записанного в счетчике 4, уменьшая его содержимое до нуля. Содержимое реверсивного счетчика 8 и второго счетчика 4 поступает на компаратор 7. В результате сравнения числа, записанного в реверсивном счет{ике 8, с последовательностью чисел tBTOporo счетчика импульсов 4 на выходе компаратора вырабатывается сигнал, определяющий угол зажигания тиристоров. Этот сигнал образуется на выходе компаратора 7 при равенстве чисел, поступающих от реверсивного счетчика 8 и второго счетчика 4. Изменение накопленного числа в реверсив ном счетчика 8 приводит к изменению угла зажигания тиристоров блока 1. Таким образом происходит регулирование скорости двигателя постоянного тока. Схема, приведенная на фиг. 2 работает следующим образом. Заданная вели чина скорости вргцдения двигателя в ви де потенциальных команд подается от блока ввода 9 на логическую схему 2И-ПИЛИ 13, где она сравнивается с заранее выбранным числом dvi дешифрато ра 11. Рассмотрим работу схемы для случаев, когда згщанная скорость вращения двигателя больше действительной скорости Uj , т. е. ttuj 14),когда заданная скорость равна действительной, . (|) когда заданная скорость меньше действительной ty . Особенностью первого случая является то, что н выходе блока 2И-пИЛИ 13 образуется сигнал совпадения Wj и dd до прихода импульса сброса N первого счетчика импульсов 3. Импульсы последовательности N/t задержаны на элементе задержки 12 относительно импульсов N ма величину tlj Импульс совпадения блока 2И-пИЛИ 13устанавливает на выЗсоде триггера 14сигнал W с нулевым логическим уровнем. Сигнал 0, поступая на реверсивный счетчик 8, позволяет осуществить операцию сложения импульсов N2- К приходу импульса N на инверсном входе логической схемы И 15 устанавливается логический ноль (разрешение для прохода импульса N). Сформированный на выходе элемента 15 импульс N 2. поступает на счетный вход реверсивного счетчика 8. В результате увеличения числа в реверсивном счетчике 8 на выходе компаратора 7 уменьшается угол отсечки импульса запуска тиристоров блока 1, что приводит к увеличению напряжения, подаваемого на двигатель. Таким образом в системе создаются условия, при которых lAir повышается. Особенность случая, когдаUJij-u)coc тоит в том, что сигнал от совпадения Ш и dvi с выхода элемента 13 совпадает по времени с приходом импульса N Сигнал сзееьм 13, поступая на инверсный вход элемента 15, запрещает прохождение импульса N. Поэтому импульс Мф. на выходе элемента 15 отсутствует В реверсивном счетчике 8 хранится чис ло, накопленное им до получения равно весного состояния. Угол отсечки включения тиристоров не изменяется, следовательно, не изменяется и напряжение, подаваемое на двигатель. . врлучае Шз сигнал совпадения с блока 13 не образуется. Триггер 14 установочными импульсами N удерживается в состоянии, при котором ЗУ 1. Сигнал определяет операцию вычитания импульсов N в реверсивном счетчике 8. в результате уменьшения числа в реверсивном счетчике 8 увеличивается угол отсечки включения .тиристоров блока 1, что приводит к уменьшению напряжения, подаваемого на двигатель. Для обеспечения всего рабочего диапазона скоростей желательно иметь непрерывную регулировочную характеристику, в дискретных системах это может быть достигнуто высокой степенью аппроксимации непрерывной регулировочной характеристики. Степень аппроксимации в данном устройстве определяется заданным объемом информации (количеством разрядов) во втором счетчике импульсов 4. Таким образом, в данном устройстве для управления злектродвигателем постоянного тока обеспечены необходимые условия для получения долговременного равновесного состояния. Устройство является также менее сложным по сравнению с известным. Исключена задача синхронизации поступления им-: пульсов на реверсивный счетчик с командами бистабильной схемы. Достигается пуск двигателя по заданному закону благодаря записи фиксированного числа в реверсивный счетчик 8. Это позволяет исключить применение управляемого генератора. Формула изобретения Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее блок питания двигателя, датчик скорости, два счетчика импульсов, два генератора импульсов, соединенных со счетными входами соответствующих счетчиков импульсов, компаратор, выход которого соединен с блоком питания двигателя, реверсивный счетчик, потенциальные выходы которого подключены к одним входам компаратора, а к другим входам компаратора подключены . потенциальные выходы второго счетчика импульсов, установочный вход которого соединен с блоком питания двигателя, и блок ввода, отличающееся тем, что, с целью повышения стабилизации скорости двигателя, в него введен блок управления углом отсечки, выполненный в виде дешифратора, логического блока 2И-ПИЛИ, элемента задержки, триггера и элемента И, причем выход датчика скорости соединен со входом элемента задержки м с первым входом элемента И, выход элемента задержки соединен с первым установочным входом

триггера и с установочным входом первого счетчика импульсов, потенциальные выходы которого соединены со входами дешифратора, выходы которого соединены с одними входами логического блока 2И-ПИЛИ, другие входы которой соединены с первым выходом блока ввода, выход логического блока 2И-пИЛИ соединен со вторым входом элемента И и вторым установочным входом триггера, выход которого подсоединен ко входу

направление .реверсивного счетчика к счетному входу которого подключен выход элемента И, а установочный вход реверсивного счетчика соединен со- вторым входом блока ввода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3843914, Н 02 Р 5/16, 1974.

2.Заявка Великобритании № 147078 Н 02 Р 5/06, 1977.