Следящая система Советский патент 1981 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано, например в автоматических самопишущих при борах. Известны системы, содержащие последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, усилитель, блок концевых выключателей,уси литель мощности и исполнительный двигатель, вал которого связан с управляющим входом блока концевыхвы ключателей и через блок обратной свя зи - со вторым входом измерителя .рас согласования tn « 2 и Г31. Недостатком данных систем являет ся наличие совмещенного канала управ ления модулем и знаком момента испол нительно о двигателя. По основному авт. св. 631863 известна следящая система, содержащая усилитель, к первому и второ лу входам которого подключены соответственно задатчик и датчик обратной связи, механически соединенный с валом бесколлекторного двигателя,подключенного к коммутатору, первый, вход которого соединен с вых9ДОМ широтнр-импульсного модулятора, и ис точник постоянного напряженияj приче первый выход усилителя через источ ник постоянного напряжения соединен со входом широ но-импульсного модулятора, а второй выход -г со вторым входом коммутатора 41. В данной системе команда о модуле момента двигателя поступает от усилителя к двигателю по одному каналу, а команда о знаке момента,- по второму. Это является положительным качеством системы, создавая преимущества по сравнению с одноканальными системами с точки зрения упрощения корректирующих устройств и использования оптимальных корректирующих воздействий. Однако в режиме работы системы на упоре,возникающем при больишх сигналах рассогласования, на первый вход коммутатора постоянно поступает команда о модуле момента двигателя.При этом обмотка двигателя подключена к сети, а ЭДС вращения в ней не создается. Возникает режим короткого замыкания, который характеризуется большими потерями энергии и может привести к выходу из строя двигателя или коммутатора. Для исключения аварийных ситуаций необходимо предусмотреть увеличение охлаждающих поверхностей, то есть габаритов системыг то нецелесообразно, а в ряде случаев недопустимо. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей и повышение надежности системы. Поставленная цель достигается тем, что в системе установлены переключатель и блок концевых выключателей. Причем выход широтно-импульсного модулятора соединен с первым входом коммутатора через последовательно включенные переключатель и блок концевых выключателей, управлякиций вход переключателя соединен со вторы выходом усилителя, а управляющие вхо ды блока концевых выключателей соеди нены с валом бесколлекторного двигателя . На фиг. 1 приведена принципиальна электрическая схема системы; на фиг. 2 - пример реализации cHCTeNaa с бесконтактными концевыми выключателя ми и переключателями. Следящая система содержит задатчи 1, датчик 2 обратной связи, усилител 3, состоящий из модулятора 4, усилителя 5 переменного напряжения, выход ного трансформатора 6 с первичной обмоткой 6. и вторичными обмотками б и . б - , выпрямителя 7, демодулятор 8и источника 9 опорного напряжения источник 10 постоянного напряжения, широтно-импульсный модулятор 11,ком утатор 12, бесколлекторный двигатель 13, переключатель 14, блок 15 концевых выключателей, первый и второй концевые выключатели 16 и 17. Следящая система работает следующим образом. Разность измеряемого напряжения с задатчика 1 и напряжения с датчика 2 обратной связи поступает на вход усилителя 3, где преобразуется модулятором 4 подключенным к источнику 9опорного напряжения, в напряжение переменного тока, усиливается усилителем 5 и поступает на обмотку б трансформатора 3. Напряжение его об мотки б выпрямляется выпрямителем 7 и поступает, на вход модулятора 11, где преобразуется в импульсную форму. Скважность этих импульсов пропорциональна входному напряжению модулятора 11. Это импульсное напряжение поступает на один из входов коммутатора 12 двигателя 13 и воздействует в коммутаторе на силовой ключ (не показан) так, что ключ подключает фазу двигателя к источнику нгшряжения ее питания циклически - внутри каждого цикла, определяемого датчиком положения ротора двигателя. Поми мо этого име,ется другая более высоко частотная цикличность, определяемая частотой модулятора 11. Эта последняя имеет переменную скважность.. В результате среднее значение тока в фазе двигателя (а следовательно , -и момент двигателя) на интервале ее включения пропорционально скважности выходного сигнала модулятора 11. Таким образом, регулируется модуль момента двигателя 13. Напряжение с обмотки б трансформатора демодулируется однополупериодннм демодулятором 8, подключенным к источнику 9 опорного напряжения, так, что на выходе демодулятора 8 сигнал существует при одной фазе выходного напряжения усилителя 3 и отсутствует при ее изменении на 180, то есть при другой полярности напряжения небаланса на входе усилителя. Выходное напряжение демодулятора 8 поступает (или не поступает) на второй вход коммутатора 12, где воздействует на усилитель (не показан) , который включен между да-тчиком положения ротора и силовьлм ключом фазы таким образом, что при наличии напряжения на выходе демодулятора 8 этот усилитель работает как повторитель сигнала датчика положения ротора двигателя, а при отсутствии сигнала на выходе этого демодулятора усилитель работает как устройство, поворачивающее фазу сигнала датчика на 180 (инвертор), что приводит к изменению знака момента двигателя 13 на противоположный. Для правильного функционирования следящей системы полное усиление по каналу знака устанавливается большим, чем по каналу модуля. Если на входе усилителя 3 длительное время выделяется сигнал рассогласования одного и того же знака, то система уходит на упор, размыкая, например концевой выключатель 16. При данной полярности сигнала рассогласования с выхода канала знака усилителя 3 снимается напряжение, уровень которого приводит переключатель 14-в верхнее положение (фиг. 1). При этом выходная цепь широтно-импульсного модулятора 11 оказывается разомкнутой и двигатель 13 отключается от источника 10. При изменении знака сигнала рассогласования переключатель 14 переводится в нижнее положение, цепь модуляции замыкается (поскольку ,концевой выключатель 17 замкнут) и двигатель 13 подключается к источнику 10. Аналогично происходит работа и на втором удоре. в показанном на фиг. 2 примере реализации системы переключатель 14 и концевые выключатели 16 и 17 выполнены бесконтактными. Концевые выключатели представляют собой фотодиоды, возбуждаемые источниками света (не показаны). В рабочем режиме свет воздействует на оба фотодиода. Их внутренние сопротивления при этом малы и от источника питания -f V сигналы поступают на входы переключателя 14. На упоре световой поток одного из источников перекрывается непрозрачной шторкой, что приводит к увеличению сопротивления фотодиода и исчезновению сигнала на соответствующем входе переключателя 14.

. Переключатель выполнен на логических элементах И-НЕ и его работа описывается следующей системой булевых функций

A ,

где А - сигнал на входе коммутатоpaj

X - сигнал с концевого выключателя 17;

у - сигнал с концевого выключателя 16; R - сигнал с выхода канала знака

усилителя 3; Q - сигнал с выхода широтно-импульсного модулятора 11. При работе на упоре с концевым выключателем 16 сигнал х равен логическому нулю, а сигнал у - логической единице. Если на выходе канала знака усилителя 3 уровень напряжения соответствует логической единице (), то с выхода модулятор)а 11 сигнал U передается на вход коммутатора 12 (). При равенстве R О цепь сигнала Q разрывается (А(1) и двигатель 13 отключается от источника 10. Аналогично происходит работа и на втором упоре.

Технико-экономический эффект изображения заключается в том., что при его использовании можно получить хорошие динамические характеристики следящей системы, либо вообще без применения специальных корректирующих устройств, либо при применении простых корректирующих устройств.

Кроме того, снижены требования к напряжению трогания двигателя в системе, что удешевляет производство двигателя и элементной кинематической схемы следящей скстемы. И наконец, при использовании предлагаемого изобретения на 1,5% повышается надежность системы и на 1,2% улучшаются ее энергетические показатели при сохранении постоянной готовности к- обработке управляющих воздействий.

0

Формула изобретения

Следящая система по авт.св.№631:863,

5 отличающаяся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей и повышении надежности системы, в ней установлены переютючатель и блок концевых выключателей, причем

0 выход широтно-импульсного модулятора соединен с первым входом коммутатора через последовательно включенные переключатель и блок концевых выключателей , управляющий вход переключателя соединен со вторым выходом усили5теля, а управляющие входы блока концевых выключателей соединены с валом бесколлекторного двигателя.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 304551, кл. G 05 В 11/14, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР 511565, кл. G ОБ В 11/14, 1974.

5

3.Авторское свидетельство СССР № 5980-20, кл. G 05 В 11/14, 1975.

4.Авторское свидетельство СССР № 631863, кл. G 05 В 11/01, 1977 (прототип).