Устройство для определения направления вращения вентильного электродвигателя

 

1. yCTPC toTBO ОЛЯ ШРЕдаЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ВЕНТИЛЬН Ж ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, оодернсашее первую группу СЧтригтеров, в количестве, равн(мд числу m кавалсш дат чшса положения ротора вентил1яого электродвигателя, выходы D tBrrepOB подключены к вкоаам первого логического сумматора, в каждом Р «триггере инфор мапионный вход подключен к прямому выходу соответствующего П -г р канала датчика положения, ротора, а входы; ГГактируемый и Установка нуля подключены к прямым выходам

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

W4

РЕСПУБЛИК,,Я0„„1022278 зш Н 02 P 6/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ С!ВИДЕТЕЛЬСТВУ

h

М 4

4=», -, * (21) 3370774/24-07 (22) 28,12.81 (46) 07.06.83. Бюп. М 21 (72) А. А. Иванов, Ю. И. Кирьанов, В. К. Лозекко и Е; Н. Мальинев (63) 621.313.292-83(088.8) (56 } 1. Авторское свицвтельство СССР

М 283378, «л. Н 02 К 29/02, 1970.

2. Разработка систем элвктропривода для органов управления подвижного

- обьвкта. Отчет МЭИ, roc. регистр

М Ф13966, ч. 1, 1981, с. 98 100. (64)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДРЕ

ДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее первую грудную триггеров, в количестве, равном числу rA каналов дат» чика положения ротора ввнтильного влектродвигателя, выходы Э- григгеров поцключены к входам первого логическо1 о сумматора, в каждом Р - триггере иифор мационный вход подключен к примому выходу соответствующего t} -го канала да гчика положения. ротора, а входы:. Тактируемый и Установка нуля" подключены к прямым выходам (}}+1)-го и (}}+2)-го каналов датчика положения ротора соответственно, о т л и ч а ю

m е е с s твм, что, с целью повьпнения точности за счет устранении неоцноэнач кости выходкой характеристики, oío до» полнительно снабжено второй группвй ив Щ Q-epsrrepos, вторым управляемым логи юским сумматором с tel входамн и выходным триггером, а первый логи» . ческий сумматор выполнен с управлякяпим входом, в каждому-триггере второй груп пы информационный вхоц подключен к

l прямому выхоцу соответствующего }}»го канала датчика положения ротора, а вхо ды Тактируемый и Установка нуля подключены K прямым выходам (fll )го si (5 2)го каналов датчика положения ро тора соответственно, выходы3-триггеров второй группы подключены х входам вто рого управляемого логического суммато ра, выход которого подключен к входу Установка нуля выходного триггера,. к входу Установка ециницы" которого цоцключен выход первого логического сумматора,. управляющие входы первого и второго логического сумматоров попилю"® чаны соответственно к прямому и инвер- . сному выходам выходного триггера.

2. Устройство по и. 1 о т л и ч а ю щ е е с я. тем, что оно дополнительно. снабжено третьей и четвертой группами, состоящими каждая изЯтриттеров, каис дый логический сумматор снабжен }}} 4; ) дополнительными входами, а каждый ка- .3Я нал датчика положения ротора выполнен фф с инверсным выходом, axoab> g -»тригге- фф ров третьей и четвертой групп поцклю- е д чвны к инверсным выходам каналов QO датчика положения ротора аналогично подключению их прямых выходов к входам 2 триггеров и второй групп corn ввтственно, выхоцы2-триггеров третьей и четвертой групп подключены к дополнительным входам первого и второго лои ичвских сумматоров соответственно.

1022278

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электропривоцу, и может быть использовано цля получения информации о направлении вращения вентильного электродвигателя и в устройс гвах цля зашиты электродвигателей от неправильного направления вращения.

Известно устройство для опрецеления направления вращения, выполненное на базе вентильного электроцвигателя, со держащее в общем случае синхронную машину, щ -секционная обмотка которой подключена к коммутатору на Al транзисторах, каждый из которых включен в диагональ выпрямительного моста.

Транзисторы коммутатора управляются от чувствительных элементов цатчика положения ротора (11

Недостатком. такого датчика является его сложность, вызванная необходимостью введения в его функциональную схему или синхронной машины, или дополнительной обмотки в синхронную машину вентильного электродвигателя.

Наиболее .близким к изобретению яв ляется устройство для определения направления врашения вентильного электродвигателя, содержащее первую группу

D триггеров, в количестве равном чис лу И каналов датчика положения ротора вентильного электродвигателя, выходы

Д-триггеров подключены к входам первого логического сумматора; в каждом Згриг гере информационный вхоц подключен к прямому выходу одноименного д-го канала датчика положении ротора, а входы

"Трактуемый" и Установка нули поц» ключены к прямым выходам следующих по направлению вращения (й+1)-го и (6+2)-го каналов датчика положения ротора соответственно (2

Недостатком известного ус тройства является низкая точность, вызванная неоднозначностью выходной характеристи ки при различных реально существующих режимах работы.

Бель изобретения повышение точности за счет устранения неоднозначности выходной характеристики.

Поставленная цель цостигается твм, что устройство цля опрецеления направления вращения вентильного электродви- . гателя, содержащее первую группу 0- григ» геров, в количестве равном чиигу дканаж. лов датчика положения ротора вентильного электродвигателя, выходы 3-триггеров подключены к входам первого логическо го сумматора, в каждом)3-ариггере as формационный вход подключен к прямому выходу соответствующего и -го канала датчика положения ротора, а вхоцы Tamтируемый и "Установка нуля поцключены к прямым выходам (0+1)-го и (П+2)-го

5 каналов датчика положения ротора соот» ветственно, дополнительно снабжено вто рой группой из Гй3- григгеров, вторым управляемым логическим сумматором с А1 входами и выхоцным триггером, а пер

® вый логический сумматор выполнен с управляющим входом, в каждом D -триггере второй группы информационный вход подключен к прямому выхоцу соответствующего tl -ro канала датчика поло35 жения ротора, а вхоцы "Тактируемый и Установка нуля поцключены к прямым выхоцам (6-1)-го и (0-2)-ro канала цатчика положения ротора соответственно, выхоцыЭ-триггеров второй группы

20 подключены к входам второго управляемого логического сумматора, выход которого подключен к sxoay "Установка нуля выходного триггера, к вхоцу "Установка единицы" которого подключен

>5 выход первого логического сумматора, управляющие входы первого и второго логических сумматоров подключены соответственно к прямому и инверсному выходам выхоцного триггера.

3О Устройство дополнительно снабжено третьей и четвертой группами, состоящими кажцая aaND -триггеров, кажцый логический сумматор снабжен N дополни тельными входами, а кажцый канал дат35 чика положения ротора выполнен с инверсным выходом, выходы Q . григгеров третьей и четвертой групп подключены к инверсным выходам каналов датчика положения ротора аналогично подклю4й чению.их прямых выходов к входам

Q -триггеров первой и второй групп со ответственно, выходы3-триггеров третьей и четвертой групп подключены к дополнительным входам первого и второ45 го логических сумматоров соответственно.

На фиг. 1 прецставлена.функциональ . ная схема устройства для определения направления вращения с двумя группа50 ми3-триггеров на фиг 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства с двумя группами;Э триггеров„ на фиг. Э - функциональная схема ус ройства с четырьмя группами 1)-тригегеров на фиг. 4 - эпюрьг напряжений, 55 поясняющие работу устройства с четырьмя группами триггеров,на фиг. 5пример выполнения логического сумматорае з

1022

Устройство для опрецеления направления вращения вентильного элюктроцвигателя (фиг. 1) соцержит первую группу

3-триггеров 1 - 4, в количестве равном числу N каналов 5 - 8 gamma 9 положения ротора вентильного электродвигателя,,выхоцы2-триггеров поцключены к вхоцам первого логического сумматоре 10, в кажцом2-триггере (1 — 4) ин-, формационный,Д-вход поцключен к прямомущо выходу оцноименногоИ го канала 5 - 8 датчика 9 положения ротора, а вхоцы Тактируемый" » »С и "Установка нуля

g поцключены к прямым выходам слецующих по направлению вращения (0+1)-го (6,7,8 и 5) и (Ь+2)-го (7,8,5 и 6) каналов датчика 9 положения ротора со ответственно. Устройство также снабжено второй группой из 3 -»триггеров 11 - 14 вторым логическим сумматором 15 с Ф входами и управляющим входом 16 и выходным триггером 17, а первый логический сумматор 10 выполнен с управляющим входом 18, в кажном -1) триггере 1114 второй группЫ информациоиныйЭвход д

ПОНКЛЮЧЕН К ПРЯМОМУ ВЫХОД ОДНОИменного6 го канала 5-.8 датчика 9 положения ротора соответственно, выходы pKrrepos 11 -.14 второй группы подключены к вхоцам,второго управляемого логического сумматора 15, выход кото», ЗО рого подключен к входу Установка нуля К

i9 выходного, . триггера, к входу Уста» вовка единицы ««5 20 которого поцклю чен выхоц первого логического суммато р 10, упр ы 18 и 16 Р..35 вого 10 и второго 15 логических сумvaTopos подключены к пр мому 21 и инверсному 22 выхоцам выхоцного трии гера 17, один ss которых, например, прямой 2.1 является выходом устройстВа цля определения направлении вращения.

Устройство цля определения направления вращения (фнг. 3), кроме того, со церкит третью и четвертую группы сО» стоящие кажная иэфтриггеров 23 - 26 и 27 - 30 соответственно, а кажный ло ический сумматор снабжев дополни» тельными входами, выхоны3" Ъриггеров . Третьей 23 - 26 и нетвертой.27 - 30 групп подключены .к инверсийы выхоцам @ каналов 5»». 8 цатчика 9 положения ро» тора аналогячно подключению их прамых выходов к вхонам3 триггеров uepsoO 1

4 и второй 11 14 грунп соответствен ио, выхоцыб»триггеров третьей 23 -26 и четвертой 27 - 30 групп, подключены к дополнительным входам первого 10 и второго 15 логических с мматоров со»

278 4 ответственно. Каждый логический сумма тор включает в себя многовхоцовой логический элемент И-НЕ 31 (фиг. 5) и логический элемент И 32 с одним инверсным входом, являющимся управляю щим входом логического сумматора.

Устройство нля опрюцеления напрев ления вращения вентильного электроцви гатюля работает слецуюшим образом.

Для примера рассмотрим работу уст» ройства, опрецеляющего направление spa» щения вентильного электроцвигателя с четырехканальным датчиком положения ро» тора, вырабатывавшего сигналы длитель» постыл и смещенными иа уголь/2 .

При направлении вращения вентильного электродвигателя, например, вправо на интервале времени 1«t3, датчик 9 о ложения ротора вырабатывают такую последовательность импульсов 0, 0, 0, 8 «èr ) э при кОтОрой происходит по» явление нулевого потенциала на всех например, инверсных выхоцахЗтригте

pos 1 - 4. Так, например, в момент вре

: мюни 4 ПОц действием положительного фронта сигнала цв канала 8 датчика 9 положении ротора на выходе))-триггере 3 устанавливается потенциал логического» нуля, так как на его информационном

O вхоце имел место положительный по» тенциал с канала 7 датчика 9 положения ротора. Аналогично переключаются и Оо тельные О-триггеры 2 - 4. Появление

Отрицательных импульсов 0 „Ц, " 1 04 на выхоцах3триггеров 1 - 4 соотвеъ» ствуют направлению Вращения вентильиОГФ электродвигатели вправо, етому жю на правлению вращения соответствует и положительный потенциал U< на выходе 21

Выходного триггера 17.

При изменении направления вращвния в момент времени 4 иемюняется порядок следования импульсов с датчика 9 положения роторе. При последовательности

KMfPjBbcos с датчика 9, соответствующей измененному левому направлению враще ння на интюрвалю Времени 45 на вы хоцахЗ«триггеров 11, 12, 15 и 14, например инверсных, поочередно появля ются импульсы О.п, 0 „0<> „U .- Рабо

Ta3 psrrepos 11 - 14 второй группы происхоцит аналогично работе Э-стриггю ров 1 - 4 первой группы.

На логическом сумматоре 15 происхо дит суммирование Отрицательных импуль сов СЗ-триггеров 11 - 1 4, так как на

его управляющем входе 16 цо момента времени tg имел место, уровень логичес» кого нуля. Работа логического суммато

10222

S ра 10 ипи 15 происходит по законам цифровой логики. В момент времени, на выхоце логического сумматора 15 появляется положительный уровень 0 ц поц цействием срабатывания D-триггера 11.

Этот уровень вызывает переключение выхоцного триггера 17 и на его выходе 21 установится уровень логического нуля, а на выхоцв 22 установится уровень логической единицы (. 0 1).

«0

На управляюшем входе 16 логического сумматора 15 появится уровень логичес кой ециницы, при этом буцет прекрашено прохождение информации суммирования на выхоц логического сумматора 15, .И

При изменении направления врашения. слева направо в момент -времени 1 отрица ельные импульсы снова поочеред- но будут появляться на выходах Этрит » геров 1 - 4 первой группы. На управляю 0 швм входе 18 логического сумматора 10 имеет место уровень логического нуля до момента времени 1 . При появлении первого отрицательного импульса на оцном иэО-триггеров 1 - 4 первой группы, 2!i например)3-триггера 2, в момент времени 6 и при наличии раэрешаюшего уров» ня логического нуля на входе 18, поги ческий сумматор 10 вырабатывает уровень логической ециницы (0 ). Выходной триг-З0 гер 17 переключается и на выходе 21 устанавливается уровень логической ециницы, а логический сумматор 10 прекрашает поцачу переключаюшего импульсам 0, Ввецение обратных связей с выходов вы- у хоцного триггера 17 на управляющие sxo ды логических сумматоров 10 и 15 позволяет исключить недопустимый режим работы выходного триггера, когца за счет разных времен срабатывания на вы- 40 xonax логических сумматоров 10 и 15

:могли иметь место одновременно цва уровня логической единицы.

Переключение выхоцного триггера 17 (фиг. 2) происхоцит с погрешностями 8 и 3 относительно истинного момента смены

3 направления врашения. Оцнако каждая иэ них не будет превышать 5„„,. Опрецелявт ся 3 значением разрешающей способно» п «п S0 сти датчика 9 положения ротора, исполь эуемого в цанном примере- «п п =

На фиг. 3 показан пример реализации устройства для определения направления врашения позволявший получать инфор»

И мацию о направлении врашвния с оцнозначной и минимальной погрешностью при ис пользовании датчика положения ротора, вырабатываюшего сигналы цлительно

78 6 стью Ю/4, смешенныв относительно друг друга на угол

Устройство цпя определения направления врашения, показанное на фиг. 3, отличается от устройства, изображенного на фиг. 1, наличием третьей и четвертой группы3-сгриггеров 23 30. Они необхо димы дпя сохранения однозначности пог решности опрецепения направления врашения при неоцнозначном сочетании сигналов 0,0,, 07 Q8 (cp c 4ls zaHanax цатчика положения ротора в момент реверс&. Дпя этого их входы связаны с инверсными выхоцами каналов 5-8 цатчика 9 положения ротора .

Сигналы«««04 и U >-U

0-григгвров 1-4 и 23-26 первой и третьей групп вырабатываются при направ ленин вращения вертикального электродвигателя вправо. Эти сигналы смешены цруг относительно друга на угол к/ф., Аналогично сигналы Ц.- 0 «4 и Ug>-Ujg на abnonaxD- григгеров 11-14 и 27-30 второй и четвертой групп вырабатываются при левом направлении врашения. Эти сигналы смешены цруг относительно цру га на угол К/ 4. Такое смешение сигналов позволяет сохранить погрешность одноэначиой и минимальной для данного типа датчика 9 положения ротора. Так, например, в момент времени г появляет ся сигнал на3-григгвре 30 четвертой группы, посрецством которого на выходе датчика направления врашени я иэменяеься информация. Если бы этот тип датчи» ка положения ротора был использован с устройством для определения напряжения врашения, изображенным на фиг. 1, то смена информации после реверса (Q) произошла бы только в момент времени, когда сработаете-триггер 12 второй группы. Иэ эпюр напряжения (фиг. 4) видно, что использование устройства цля определения направления врашвния (фиг..3)позволяет с однозначной и наименьшей погрешностью, нв прввышаюшвй разрвшаюшей способности датчика положения ротора, определить направление враше ния, Погрешность, при этом буцет определяться

4 = 5 6 Т

В данном случае раэрвшаюшая способность датчика 9 положения ротора раввыходной характеристики. Это цает воз можность реализовать на базе вентильных электроцвигателей различные схемы ре гулирования приводов робототе хники, позиционных приводов повышенной точности и т.ц.

7 ° 1022278 г

Использование изобретения позволит повысить точность о ределения направления вращения цо величины разрешающей способности используемого в вентильном епектродвигателе датчика положения ротора за счет устранения неоцнозначности

10222 78

1022278

1022278

1022278

10(15) фага. 5

Составитель Л. Краснов

Редактор Н. Гришанова Техред Ж. Кастелевич Корректор Л Во шан

Заказ 4062/47 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП Патент",.r. Ужгород, ул. Проектная, 4