Цифровой электропривод

 

ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий последовательно соединенные электродвигатель, триггер, а также шину опорных тактовых импульсов , элемент памяти, счетчик, датчик скорости, о ,т л и ч а ю щ и и Си тем, что, с целью повышения точности регулирования скорости , в него дополнительно введены соединенные между собой первый и второй коммутаторы и узел стробирования , выход которого соединен с управляющим входом элемента памяти и первым входом второго коммута гора , выходы которого соединены с входами триггера, при этом выход датчика скорости соединен с первым входом первого ко -в утатора, к второму входу - которого подклйочена шина опорных тактовых импульсов, первый выход первого коммутатора соединен со счетным входом счетчика, а второй выход - с входами узла стробирования и элемента памяти, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1015477 А

У5Р Н .02 Р.5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ": ., -",;:„.13

К АВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ Фъй" * 4С с8 j

/ (21) 3342465/24-07 (22) 0.8. 10 ° 81 .(46) 30 04 83. Бюл. Р 16 (72) В.Н. Туманович, В.Ф.Горбачев, Л.В.Панченко и В.И. Дынник (71) Всесоюзный научно-исследовательский экспериментально-конструкторский институт электробытовых машин и приборов (53) 621.316.718.5(088.8) (56) 1. Патент CIA 9 3746279, кл. Н 02 P 5/16, 1973.

2. Патент США У 3950682, кл. Н 02 P 5/06, 1976. (54)(57) ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий последовательно соединенные электродвигатель, триггер, а также шину опорных тактовых им- пульсов, элемент памяти, счетчик, датчик скорости, о,т л и ч а e— щ и и с sf тем, что, с целью повышения точности регулирования скорости, в него дополнительно введены . .соединенные между собой первый и второй-коммутаторы и узел стробирования, выход которого соединен с управляющим входом -элемента памяти и первым. входом второго коммутатора, выходы которого соединены с входами триггера, при этом выхсд датчика скорости соединен с первым входом первого коммутатора, к второму входу - которого подключена шина опорных тактовых импульсов, первый выход первого коммутатора соединен со счетным входом счетчика, а второй выход — с входами узла стробирования и элемента памяти, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора.

1015477

Изобретение относится к управле". нию электродвигателями, в частности к управлению электродвигателями, и может быть использовано в автоматизированном электроприводе постоянно.го тока с цифровым управлением. 5

Известно устройство для регулирования электродвигателя, использующее для регулирования датчик скорости i).

Однако указанное устройство имеет невысокую стабильность поддержания требуемой скорости в широком диацазоне регулирования и обладает недостаточной технологичностью.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой электропривод, содержащий последовательно соеди- ненные электродвигатель, усилитель, триггер, а также шину опорных тактовых импульсов, элемент памяти, счет" чик, датчик скорости 2 1.

Цифровой электропривод характеризуется недостаточной точностью

Регулирования скорости при низких скоростях из-эа большой погрешности измерения .частоты вращения электродвигателя при этих скоростях .

Цель изобретения - повышение .точности регулированяи скорости.

Поетавленная цель достигается тем, что, в цифровой электропривод, содержащий последовательно соединенные электродвигатель, усилитель, триггер, а также шину опорных тактовых импульсов, элемент памяти, счетчик, датчйк скорости, дополнительно введены соединенные между 35 собой первый и второй коммутаторы и узел стробирования, выходы которого соединены с установочными входами счетчика, выход которого соединен с . управляющим входом элемента памяти и 4Q пЕРвым входом второго коммутатора, выходы которого соединены с входами триггера, при.этом выход датчика скорости соединен с первым входом пеРВОГО кОммутатОра, к ВтОРОму ВХО- 45 ду которого подключена шина опорных тактовых импульсов, первый выход первого коммутатора соединен с счетным входом счетчика, а второй выход — с входами узла стробирования и элемента памяти, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора.

На Фиг. 1.изображена структурная схема цифрового электропривода; на фиг. 2 - Функциональная схема узла стробираваиия; на фиг. 3 - функциональная схема первого коммутатора) на Фиг. 4 — временные диаграммы работы цифрового электропривода.

Цифровой электропривод содержит 60 последовательно соединенные электродвигатель 1, усилитель 2, триггер

3, а также шину 4 опорных тактовых импульсов, элемент 5 памяти,, счетчик 6, датчик 7 скорости, соединенные между собой коммутаторы 8 и 9, и узел 10 стробирования, выходы которого соединены с установочными входами счетчика 6, выход которого соединен с управляющим входом эле- мента 5 и первым входом коммутатора

9, выходы которого соединены с входами триггера 3, при этом выход датчика 7 скорости соединен с первым входом коммутатора 8, к второму входу которого подключена шина 4, первый выход коммутатора 8 соединен с счетным входом счетчика 6, а второй выход — с входаии узла 10 и элемента 5, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 9. Коммутаторы 8 и 9 обеспечивают соединения элементов устройства для установки режимов измерения периода или частоты. следования импульсов датчика

7 В зависимости от заданного номин ала это и частоты ).

Элемент 5 памяти состоит из двухвходной схемы 11 совпадения, входы которой соединены с входом и выходом последовательного трехразрядного регистра, выполненного на триггерах

12-14. Элемент 5 памяти обеспечивает прохождение на выход каждого входногс, импульса, если последний не был отL делен от предшествующего сигналом

"Запрет" с выхода счетчика б.

Узел 10 стробирования в простей-. шем примере конкретного выполнения представляет собой шину, соединяющую входы установки в нулевое состаяние всех разрядов счетчика 6.

Коммутатор 8 обеспечивает прямое соединение между шиной 4 и счетчиком б, а также между выходом датчика 7 и элементом 5 памяти в режиме измерения периода следования выходных импульсов датчика 7 при сравнительно низких оборотах электродвигателя 1, либо обеспечивает соединение шины 4 с элементом 5 памяти, а выход датчика 7 - с входом счетчика б в режиме измерения частоты следования .выходных импульсов датчика 7 при сравнительно высоких оборотах электродвигателя 1. При этом коммутатор 9 синФазно с коммутатором 8 обеспечивает прямое или перекрестное соединение выходов счетчика 5 и элемента 5 памяти с первым и вторым входами триггера 3.

Одна из возможных реализаций узла 10 стробирования приведена на фиг. 2.

Узел 10 стробирования содержит линейку. фиксаторов 15, представляющую собой параллельный регистр из

r 9- триггеров 16. Дополнительные входы установки скорости вращения подклю гены к соответствующим 9 -входам триггера 16, а их синхровходы объединены и подключены к шине (вход "0" ).

1015477

3 4

Выходы триггеров 16 связаны C -.. номйнальное значение Т, Значейие дешифратором 17, имеющим дополнитель- Т задается . выбором частоты следо ный стробирующий. вход, на который- вания. опорных тактовых импульсов,через схему ИЛИ 18 поступают импульсы поступающих. через коммутатор. 8 в установки от счетчика 6 и датчика счетчик б, емкостью самого счетчика

- 7 через-коммутатор 8.. 5. и равно циклу работы счетчика б.

Одним из вариантов, установки дли- Каждым .импульсом датчика 7 тельности цикла -счета Т,, опреде-, (Фиг.:4,1), поступающим через перляющего скорость:вращенйя электро- .. вый коммутатор на входы узла 10 двигателя,, является: изменение ем-: стробирования и элемента. 5 памяти., кости М счетчика б путем записи -в )0 последний вместе со Счетчиком 6 ус- . него в исходном состоянии необходи- .танавливается в исходное состояние. мого. числа. В этом варианте дешифра- Так как Tq ) To, счетчик б(фнг.4,2 тор 17: преобразует:код задаваемой оканчивает полйый цикл счета такто- скорости, записанный в фиксаторы. 15 вых импульсов до посъчпления оче- при поступлении сигнала на вход.:.О, в 1 оедного:имгильса от датчика 7. Пои необходимое число, которое перепи- этом имцуль с выхода счетчика,б сывается.в счетчик б в момент дей-.. через коммутатор 9 тоиггер 3. станавствия импульса стробирования со ливается в:положение, обеспечиваюсхемы ИЛИ 18. щее через усилитель 2 увеличение

Второй вариант — при фиксирован- скорости .ээлектоодвигателя 1 (Фиг.4.3). ной емкости счетчика б коммутировать Этим же импульсом с выхода счетчика . количество тактовых импульсов, no- .б, поступающим íà управляющий вход ступающих .за единицу времени йа - элемента -5. памяти, сбрасывается его вход. . . .. установка этого элемента в исходВ этом варианте дешифратор 17, .ное состояние, что препятствует преобразует код задаваемой скорости, 2 пРохождению очередного импульса записанный в фиксаторы 15, в- сигиа- датчика 7 на его выход. лы .управления,- поступающйе. на один из дополнительных P входов (Р 1.,2,: . С приходом очередного импульса и где Р. — число заданных гра-, от датчика процесс, повторяется и даций скорости вращения, связанных 30 коммутатор .9 периодически получ;.ет с соответствующими входами коцмута-. .с выхода. счетчика б сигналы, под тора 8 (фиг. 1 1. . — тверждения установки его в положеПример выполнения коммутатора 8:-.,ние увеличения скорости. электроприведен на фиг. 3 °, двигателя.

Первый комщ татор 8 содержит-- 35:: После того, как скорость электпервый электронный: переключатель .„ родвигателя 1 превысит заданную режима измерения скорости вращения . (Т 1 < Те), каждый из импульсов от. электродвигателя 1, состоящий из . датчика 7 . (Фиг. 4 4) будет. успевать двух схем 19 и 20 совпадения И, вы- : . установить счетчик 6 в исходное сос-.. ходы которых через схему ИЛИ 21 под- 40 тояние до окончания циКла.его рабоключены к делителю частоты 22, вто- . ты Т,.и йа .выходе счетчика 6 не . рой электронный переключатель, сос-- будет импульсов, запрещающих работу(.тоящйй из двух схем 23 и 24.совпаде- элемента 5 памяти. Поэтому каждый ния И, -выходы которых через схему ., из поступающих на вход последнего

ИЛИ 25 подключены к элементу 5.па- . 45 импульсов от;датчика 7 будет появмяги, и третий электронный переключа- ляться.на его выходе.и через комтель., состоящий из Р схем 26 совпа ; мутатор 9 устанавливать триггер 3 дения,: к .первым входам которых под-, в состояние, .обеспечивающее через ключены соответствующие выходы дели- усилитель 2 уменьшение-скорости теля 22 частоты, а-на вторые - цепи О вращения электродвйгателя-1(фиг.4,53. управления устайовкой скорости вра-, . Этот, процесс будет периодически . щения электродвигателя 1 от .узла 10 повторяться до выполнения условия стробирования., выходы схем 26 -совпа- . Т; > Те, после чего в соответствии дения через схему ИЛИ 27 подсоеди-, с ранее описанным триггер 3 вновь нены к счетчику-б, элементы НЕ. 28. переключится в положение, обеспеи 29. - чивающее повышение скорости вращеКоммутатор 9 может быть выполнен . ния электродвигателя и т.д. (по зам- . . аналогнчно первому и второму элект- кнутому циклу)ронному переключателю коммутатора 8.: Одна.из возможных реализаций

Цифровой электропривод работает . элемента 5 памяти может быть выполследующим образом. 66 .нека в виде трехразрядиого послепри включении электродвигателя 1 . довательного регистра сдвига, выполскорость его вращения ниже номи- : надиного на триггерах 12-14 и двухвхональной, и длительность периода - дозой схемка 11 совпадения (фиг. 1). .. следования выходных импульсов датчи- При условии Ti C TO как показано

; ка 7 (Фиг. 4,1} - Т; превышает их . 6g ранее, Не выходе счетчика 6 и на

1015477 управляющем входе элемента 5 памяти импульсы отсутствуют.

В этой ситуации RS-триггер 12 устанавливается в рабочее состояние первым же поступившим импульсом от датчика 7 и остается в этом положении до появления сигнала с управляющего входа,.т.е. до выполнения условия Т.(Те IIgH этом состояние

RS-трйггера 12 переписывается поочередно в первый 13, а из первого— ко второй 14 Э -триггеры вспомогательными высокочастотными тактовыми импульсами, сдвинутыми во времени и подключенными к соответствующим входам синхронизации D -триггеров. Сра" батывание триггера 14 подготавливает к работе схему 11.совпадения по одному из входов, что обеспечивает прохождение через нее всех последующйх импульсов от датчика 7 на вход элемента 5 памяти.

При изменении условия íà T. > Т первый же импульс с управляющего входа сбрасывает RS-триггер 12, новое его состояние с помощью вспомогательных высокочастотных тактовых импульсов передается 0-триггерами 13 и 14 запрещая работу двухвходовой схемы 11 совпадения.

Сдвиг во времени между упомянуты» мн тактовыми последовательностями должен превышать длительность импульса на входе элемента 5 памяти, что обеспечивает задержку подготовки двухвходовой схемы 11 совпадения к срабатыванию до окончания первого после сигнала на управляющем входе элемента 5 памяти импульса от датчика 7 и запрещает его прохождение на выход элемента 5 памяти.

Узел 10 стробирования в ситуации, когда номинальная емкость счетчика

6 М превышает требуемую при заданной частоте следования опорных тактовых импульсов f (т.е. М вЂ” ЪТ"), может

О быть выполнен в виде шины, объединяющей входы установки соответствующих разрядов счетчика таким образом, чтобы по сигналу йа шину в счетчик

6 записывался код числа М М-Т О, что обеспечит необходимый цикл работы счетчика 6, равный То. В этом случае требуется дополнйтельно подключить ico второму входу узла 10 стробирования выход счетчика 6 (фиг. 1 ). Внутри узла 10 стробирования оба входа могут быть объединены схемой ИЛИ.

В условиях эксплуатации часто возникает необходимость дистанционной установки различныя номинальных значений скорости вращения электродвигателя — разные скорости записи информации на магнитную ленту, вращейие барабана автоматической стиральной машины в режимах стирки и отжима и т.д.

Обычно эта информация поступает в виде кода по r-линиям.

В этой ситуации к узлу 10 стробирования подключают дополнительную шину управления (вход 0 J и г информационных шин (входы 1... г).

Коммутатор 8 работает следующим

20 обр

В режиме измерения периода следования импульсов T от датчика 7 на управляющей шнне "Йзм. Т" (фиг. 3 ) присутствует высокий потенциал, разрешающий прохождение опорных тактовых импульсов через схему И 19 и

ИЛИ 21 на вход делителя 22 частоты, а также прохождение импульсов от датчика 7 через схемы Й 23 и ИЛИ 25 к элементу 5 памяти.

В режиме измерения частоты следования импульсов датчика 7 на управляющей шине "Изм. Т" присутствует низкий потенциал, который после инвертирования элементами НЕ 28 и 29

З5 разрешает прохождение импульсов от датчика 7 через схему 20 и схему

ИЛИ 21 на вход делителя 22 частоты, а также прохождение опорных тактовых импульсов через схему И 24 и .4Q схему ИЛИ 25 на вход элемента 5 па. мяти.

С одного из выходов делителя 22 частоты и через схему 26, на которую поступает разрешение по цепи установ45 ки требуемой скорости вращения, и схему ИЛИ 27 последовательность импульсов поступает на вход счетчика 6.

Таким образом, в цифровом электроприводе при высоких скоростях вра5О щения электродвигателя изменяется частота вращения, а при низких скоростях изменяется период вращения. Это позволяет повысить точность регулирования скорости.

- --= . 18154 7 7

1015477

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыТий

Р ская наб. . 4 5

Заказ 3228/50

113035, Москва, Ж .35, ауш,, д /

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4

Составитель N. воробьев

Редактор Н. Ковалева Техред C.Èèãóíñâà Корректор E. Рошко