Устройство для передачи углового перемещения Советский патент 1980 года по МПК G08C19/38 

1

Изобретёййе оУйоййтея К области импуЛ1 сйой счетно-решающей техники, дйстанцибнйогб автоматического контролй и упрабления и Мбжет быть использовано в системах, где требуется большой срок службы, повышенная нaдeжнocfьи ограййченное потребление эмергйИ.

Известно устройство для передачи угла, содержаш,ее датчик уг лового перемеш,ения (датчик импульсов или многЬфазного напряЖёйия), линию связи, усилительйо-йрёобразовательйуК) Чяс1ь и Нрйёйнйк (исполййтельный двигатель) :.

Heдocтatкoм stDrb устройства .является малай йадежность, обусловленная наличием скользйш.их контактов В датчйке ймпульсбв.

Наиболее близким техническим реШейием йбляетйяустройство ДляПередачиуглй, содержаш, ймйуль сбй,сОёдйнёйный со входами блока йреобразовайия с дйодаМй, выходы KofopofОсоединены со входами усйЛйтеЛй, перзый и второй выходы которого пйдключейьГк первому и второму входу йсйоЛйй ельйо о двигатели, выйолненного трехфазным СйНхрбййьтМ с фазйыми обмотками, источник ййтанйя, оДйй выход которого соедийён с третьим входом йсйолнйтельного двигателя 2.

Недостатком устройства является малый срок его службы из-за необходимости постоянного Включения под напряжение исполнительного трехфазного синхронного двйгатеЛя при нулевой частоте враш,ения вала датчика, т. е. в режиме согласования. 5 В результате двигатель постоянно нагревается, чтОСййжает СрОК службы его обмоток и подШййниковОго узла. Постоянный нагрев двигателя, кроме йенужного расхода энергии, исключает возможность форсированного режима его работы, когда в режиме кратковременного включения за счет повышенного найряясеййя на его обмотках удается увеличить момент на валу двигателя в раза но сравнению с моментом, разви15 ваёмьш при постойнйом вкЛк)чеййи:

Целью изобретения является повышение надежности и увеличение динамического дйайайййа устройства. Эта цель достигаетсятем, что вустрой20 стве для передачи угла в блок преобразования введен дифференциальный трансформатор, втОрйЧйай обмотка которого подключена ко входам блока преобразования, начальйый, конечный выводы через диоды

25 и средняя точка вТОрйЧйой обмотки непо. средствеййО соединены с выходами блока преобразования, параллельно которым подключены / С-цепи, в исполнительный двигатель введены постоянные магниты, в качест30 веОДНОЙ из фаз, усилитель выполнен двухтактным на транзисторах, эмиттеры которых соединены с третьим выходом усилителя, который соединен с другим выходом источника питания.

На фиг. 1 изображена схема устройства для передачи угла; на фиг. 2 - диаграмма работы дифференциального трансформатора.

Устройство состоит из исполнительного двигателя 1, усилителя 2, блока преобразования 3 и датчика импульсов 4. Фазы 5 двигателя 1 представляют собой катушки, уложенные в пазы статора, одна из фаз двигателя выполнена в виде постоянных магнитов 6. Ротор 7 двигателя - явнополюсный с шириной полюсной дуги, равной половине полюсного деления. Двигатель подключен к источнику 8 питания постоянного тока через усилитель, выполненный по двухтактной схеме с обш,им эмиттером. При этом две фазы обмотки двигателя подключены соответственно к двум выходам усилителя, а обш,ая точка обмотки - к отрицательной клемме источника питания.

Усилитель 2 условно изображен в виде двух транзисторов 9. Включение обмоток двигателя 1 через каналы усилителя 2 осуществляется с помощью блока преобразования 3, который состоит из двух С-цепей 10, двух диодов 11 и дифференциального трансформатора 12. Датчик импульсов 4 представляет собой индукторный генератор прямоугольных импульсов с возбуждением от постоянных магнитов. Полярность импульсов датчика импульсов изменяется с изменением направления вращения его вала.

При неподвижном вале датчика 4 ток от источника 8 постоянного тока не проходит по фазам 5 обмотки двигателя 1. Полюса ротора 7 исполнительного двигателя совпадают с полюсами статора, образованными постоянными магнитами 6.

При вращении вала датчика 4 на первичную обмотку трансформатора 12 поступают прямоугольные импульсы 13 (16) постоянной полярности. При прохождении прямоугольного импульса 13, 16 (фиг. 2) по первичной обмотке трансформатора 12 на его вторичной обмотке появляется сигнал в виде напряжения 14, 15: состоящий из двух полуволн разной полярности (трансформатор продифференцирует входной сигнал). При одной полярности входного напряжения (фиг. 2,а) во вторичном напряжении первая во времени полуволна будет положительной, а вторая - отрицательной.

Положительная полуволна вторичного напряжения 14 откроет левый диод 11 и зарядит конденсатор левой С-цепи 10. В результате на вход усилителя 2 на левый транзистор 9 поступит отпирающий сигнал и по фазе двигателя, расположенной против часовой стрелки от магнита, потечет ток. Ротор 7 исполнительного двигателя 1 подтянется серединой своего полюса под эту фазу, так как момент от взаимодействия ротора 7 и магнитного поля этой фазы превысит момент от взаимодействия ротора с магнитным полем постоянных 6 магнитов. Ротор 7 повернется на треть своего полюсного деления (60 электр. град.).

Отрицательная полуволна вторичного напряжения 14 откроет правый диод 11 и зарядит конденсатор правой С-цепи 10. В результате на вход усилителя 2 поступит отпирающий сигнал и по второй фазе двигателя пройдет ток. Ротор 7 исполнительного двигателя подтянется своим полюсом

под эту фазу, повернувшись в эту же сторону на 60 электр. град. После окончания импульса 14 усилитель будет закрыт, фазы двигателя окажутся обесточенными и ротор 7 исполнительного двигателя подтянется

своими полюсами под фазу, образованную постоянными магнитами 6, повернувшись против часовой стрелки еще на 60 электр. град.

Таким образом, при подаче с датчика импульсов 4 Одного положительного импульса ротор 7 двигателя сделает шаг, равный полюсному делению против часовой стрелки, в данном случае на 180 угловых град. При смене полярности импульса датчика

импульсов (фиг. 2,6), связанной с изменением направления вращения, первая во времени полуволна напряжения 15 вторичной обмотки трансформатора 12 будет отрицательной, а вторая - положительной. В результате ток вначале пройдет по фазе двигателя, расположенной по часовой стрелке от постоянных магнитов, а потом (во вторую полуволну) - по следующей фазе. По окончании импульсов ротор 7 исполнительного двигателя совершит шаг по часовой стрелке, подтянувшись под фазу, образованную постоянными магнитами.

Таким образом, одному импульсу датчику импульсов соответствует один шаг исполнительного двигателя, а направление вращения зависит от знака импульса. Для того, чтобы исключить подтягивание ротора под фазу, образованную постоянными магнитами, в момент времени, когда ротор

повернулся под первую из двух поочередно включаемых фаз, а ток в ней упал до нуля, т. е. в момент переключения фаз, с помощью / С-цепей происходит задержка отключения первой фазы, пока ток второй фазы

достигает необходимой величины.

Так как момент притяжения под фазу с током значительно больше момента притяжения под фазу с постоянными магнитами, то после разрыва тока в первой фазе ротор

подтянется под вторую фазу.

Отключение двигателя от источника питания в режиме согласования увеличивает срок службы системы передачи угла до 20000 ч по сравнению 10000 ч у прототипа.

Уменьшение вдвое числа проводов связи и