Схема электромеханического делительного устройства для задания угловых положений исполнительному органу

 

СХЕМА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАДАНИЯ УГЛОИ1Х ПОЛОЖЕНИЙ ИCПOЛHИTEЛЬHO У ОРГАНУ, содержагцая Датчик положения, выполненный в виде многополюсного вращающегося трансформатора с числом пар полюсов, кратным числу фиксированных угловых положений исполнительного органа, связанного непосредственно , с выходным валом датчика положения , источник переменного тока, следящую систему, выполненную в виде усилителя, двигателя с обмоткой управления , редуктора, выходной вал которого сйязан с указанным датчиком, и устройства управления, содержащего. переключатель, включенный в цепь, соединяющую выходные обмотки датчика положения с усилителем, о т л и чающаяся тем, что, с целью снижения трудоемкости, устройство управления снабжено переключателем режимов работы, релейным триггером, управляющий вход которого через первые контакты .переключателя режимов работы, первую дифференцирующую цепочку и кнопку запуска соединен с источником постоянного тока, к которому подключена шин.а питания релейноготриггера , а контакты релейного триггера включены в цепь питания обмотки возбуждения датчика положения , пусковым реле с второй дифферён-g цирующей цепочкой, выполненной в ви- (Л де магазина емкостей, соединенной через вторые контакты переключателя режимов работы и кнопку запуска с источником постоянного тока, причем контакты пускового реле включены в цепь, соединяющую выходные обмотки датчика положения с усилителем. со 00 оо со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПЯ5ЛИК (!9) Н1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Aal ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3415058/25-08 (22) 05. 04.82 (46 ) 30 .08. 83. Вюл. 9 32 (,72) В.Н. Щербаков, Э.A. Нокалн, A.È. МайзЕль H О.К. Епифанов (53) 65-791.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 92945464/08,кл.В 23 0 17/02, 1982 (прототип). (54)(57) СХЕМА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО

ДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДНЯ ЗАДАНИЯ

УГЛОВЫХ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОМУ

ОРГАНУ, содержащая датчик положения, выполненный в виде многополюсного вращающегося трансформатора с числом пар полюсов, кратным числу фиксированных угловых положений исполнительного органа, связанного непосредственно.с выходным валом датчика положения, источник переменного тока, следящую систему, выполненную в виде усилителя, двигателя с обмоткой управления, редуктора, выходной вал которого связан с указанным датчиком, и устройства управления; содержащего

--з — е- —. -Ъ 5Н B 23 Q 17/00// В 23 q 17/02// . B 23 q 17/04 переключатель, включенный в цепь, соединяющую выходные обмотки датчика положения с усилителем, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения трудоемкости, устройство управления снабжено переключателем режимов работы, релейным триггером, управляющий вход которого через первые контакты переключателя режимов работы, первую дифференцирующую цепоЧку и кнопку запуска соединен с источником постоянного тока, к которому подключена шина питания релейного триггера, а контакты релейного триггера включены в цепь питания обмотки возбуждения датчика положения, пусковым реле с второй днфферен-щ

С цирующей цепочкой, выполненной в ви-. де магазина емкостей, соединенной через вторые контакты переключателя режимов работы и кнопку запуска с источником постоянного тока, причем контакты пускового реле включены в . Я цепь, соединяющую выходные обмотки датчика положения с усилителем.

1038189

Изобретение относится к станкои машиностроению.

Известна схема злектромеханического делительного устройства для задания угловых положений исполнительному органу, содержащая датчик положения, ныполненнь?й н виде многополюсного вращающегося трансформатора с числом пар полюсон,, кратным числу фиКС?тронаннь?Х yr ЛОВЫХ ПОЛОжЕНИй ИС"" полннтельного органа „который непосредственно связан с выходным валом

?О датчика положения,. источник переменного тока, следящую систему „выполненную в ниде усилителя, двигателя с обмоткой управления, реду,òîðà, выходной вал которого связан с ука-, занным датчиком, ?? устройства управ= ления содержащего «тт ?1ранляющтий и дополн??те??ьный пеРеключатели (1 )т

Недостатками «известной схемы яНЛЯЮТ СЯ БЫСО К ая Т руДОЕМКО СТ Ь и ЗНаЧИ" тт?? тельное нремя задания угловых положений,исполнительного органа нследбтвие ручного переключения н определенной ??сходной последовательности управляющего переключателя для зада- 2 ния следующего углового положения ?? возм«ожностью ошибОК Ог?ератора р

Обуспонлен??ы>5 необходимостью ПОДклю ченйя источи??ка переменного тока кратковременно к Обмотке у?т?ранления

5 3

Двигателе?4 и т-Облюде INH послеДова" тельности пере??л???.?ен??ями управляющего пере??лечат ел-"

Цель изобре-;ения - снижение трудоемкости сокращение времени з адания

y I.лОных пол«оже ??ий? испОл нит ель ному .т т

Орнаиу И ??С?отуЧЕНт?тЕ НОЗ? ?ОжНЫХ О???ИбОК

ОператОра путем автоматиз ации прОцес с а з а Дан и ем угловых положе ни и исполнительному органу.

Ук ванная цель дост гается те, 4Q что в схеме злектромеханического делительного устройства для задания угловых положений исполнительному органу, содержащей датч???с положения, выполненный в виде многополюсного вращающегося трансфор??атора с числом пар пол?осон, кратным чисчу фиксирован?мх угловых голожений исполнительного органа, связанного непосредственно с выходным валом датчика положения, источник переменного тока, следящую систему, выполненну?ю в зиде усилителя, двигателя с обмоткой управления, редуктора, выходной нал которого связан с указанным датчиком, и устройства управления, содержащего .

55 переключатель, вкл?оченный н цепь„. соединяющую Bbtzopf93e Обмотки датчтяка положения с усилителем,, устройство управления снабжено переключатe?Iey, режимов работы, релейным триггером„- 6О управляющий вход которого через первые контакты переключателя режимов рабОтыр ?IepBv?0 дифференцируйщую цепОчку и кнопку запуска соедынен с источником постоянного тока,, к кото-- б5 рому подключена шина питания релейного триггера, а контакты релейного триггера включены н цепь питания обмотки возбуждения датчика положения, пусковым реле с второй дифференцирующей цепочкой, выполненной н виде магазина емкостей, соединенной через вторые контакты переключателя режи-. мов работы и кнопку запуска с источ- нико?.? постоянного тока, причем контакты пускового реле включены в цепь, соединяющую выходные обмотки датчика положения с усилителем.

Иа фиг. 1 приведена функциональная схема электромеханического делительного устройства для задания угловых положений исполнительному органу; на фиг„2 — диаграмма задания угловых г?оложений по каждой нулевой точке датчика положения с одной из его выходных обмоток; на фиг. 3 — диаграмма адания угловых положений через одну нулевую точку датчика положения с одной из его выходных обмоток.

Схема электромеханического делительного устройства для задания угловых, положений исполнительному органу (фнг. 1) содержит датчик положения многополюсный вращающийся трансформатор (MBT) 1 с обмоткой 2. возбуждения (0B), подключенной к источнику переменного тока ?? и синусной

1 (BC0) 3 и косинусной (ВКО) 4, выходными обмотками который установлен на одном валу с исполнительным органом 5. Выходные обмотки 3 и 4 NBT 1 подсоединены с одной стороны через переключатель на пять положений Л2 к усилителю б, а - другой стороны одна из выходных обмоток 3 или 4 подключается через переключатель на три положения Л1 и контакты К2, н положении 1-1, пускового реле Р2 к усилителю б. Выход усилителя б соединен с обмоткой 7 управления (Оу) двигателя 8, имеющего оомотку 9 возбуждения, пОДклЮчЕННУю к источнику переменного тока U . При зтом через контакты «2 пускового реле Р2,в положении 2-2 к усилителю б подключен источник переменного тока U Двигатель 8 кинематически связан с редуктором 10, выходной вал 11 которого связан с МВТ 1.

В цепь питания обмо ки 2 возбуждения NBT 1 включены контакты К1 релейного триггера (PT) 12, позволяющие при г?ереключении контактов К1 из положения 1-1 в положение 2-2 изменять фазу питания ОВ 2 ИВТ 1 на противоположную с тем, чтобы обеспечить поворот исполнительного органа

5 н том же направлении при задании последующего углового положения.

Питание на РТ 12 подается по шине питания (ШП), которая подключена к клеммам плюс и минус источника постоянного тока U . РТ 12 имеет управляю??р?й вход (уВ), по которому снаб3 1038189 жен первой дифференцирующей цепочкой, включающей в себя емкость С1 и сопротивление обмотки R „ первого— реле, входящего в PT 12 (не показано). Вторая дифференцирующая цепочка включает в себя магазин нз двух

S емкостей С2 и СЗ и сопротивление обмотки пускового реле P2 R>. Прн этом вторая дифференцирующая цепочка соединена по входу с первой через переключатель режимов работы на два положения п3, причем первые контакты п3 включены в цепь, соединяющую С1 и РТ 12. С помощью переключателя режимов работы на два положения п3 осуществляется переключение режимов работы предлагаемой 15 схеьы. Первая дифференцирующая ,цепочка соединена через кнопку запуска Кн.1 с клеммой плюс источника постоянного тока U . По клемме минус источника =U соединены непо- gg, средственно вторйе концы обмотки реле Р2 и PT 12 по УВ.

Схема электромеханического делительного устройства для задания угловых положений исполнительному $5 органу работает в трех режимах.

В первом режиме схема работает по двум выходным обмоткам 3 и 4

HBT 1 с помощью переключателя п2 с дискретностью задания угловых положений, равной К=4 р, где р — число пар полюсов.

Во втором режиме схема работает по одной иэ обмоток, например ВСО 3, MBT 1 с дискретностью задания угло,вых положений равной к=2 р.

В третьем режимЕ схема работает по одной кз обмоток, например ВСО 3, МВТ 1 с дискретностью задания угловых положений равной к=р. 4О

Схема электромеханического делительного устройства в первом режиме работает следующим образом.

Переключатель п1 устанавливается в полркение 2-2, а кнопка запуска 45

Кн.1 находится в,исходном положении (фиг. 1). Переключатель п2 устанавливается в положение 1-6. При подаче питания на ОВ 2 MBT 1 и следящую систему схема приходит в устойчивое положение, при котором минимальный по величине сигнал ВСО 3 соответствует нулевой точке МВТ 1.

Для задания следующего углового положения переключатель п2 устанавливается в положение 2-7 и подключает к входу усилителя 6 ВКО 4, сигнал с которой отличен от нуля, так как

ВСО и ВКО находятся в квадратуре.

Сигнал BKO 4, усиленный усилителем б, поступает на Оу 7 двигателя 8, 60 который вращается через редуктор

МВТ 1 и исполнительный орган 5 до тех пор, пока сигнал ВКО 4 МВТ 1 не станет равным нулю, что соответствует следующему угловому положению.

Для задания последующего углового положения переключатель п2 устанавливается в положение 3-8, подключая при этом к усилителю б в противо- фазе сигнал BCO 3 с тем, чтобы обеспечить поворот исполнительного органа 5 в том же направлении.- Этот сигнал отрабатывается следящей системой до нулевого положения МТВ 1 по

ВСО 3.

Затем на следующее угловое положение подключается переключателем п2 в положение 4-9 в противофазе к усилителю б сигнал с ВКО 4 для обеспечения направления поворота в ту же сторону. Сигнал ВКО 4 отрабатывается следящей системой до следующей нулевой точки, Далее схема в первом режиме работает в порядке указанному same, переходя из промежуточного положения 6-10 переключателя п2 в положение 1-6.

Во втором режиме схема злектромеханического делительного устройства работает следующим образоМ, (фиг. 1 и 2).

При подаче питания от источников переменного тока U<, U > и П ., а также U> схеМа находится в УСтойчивом исходном состоянии и положение элементов cxew указано на фиг.1.

При этом предлагаемая схема приходит в устойчивое положение по следящей системе, при котором минимальный по величине сигнал выходной обмотки, например ВСО 3, соответствует нулевой точке МВТ 1 (фиг. 2 точка 1). При этом непрерывная синусоида - основная выходная ЭДС синусной обмотки 3, а пунктирная выходная ЭДС синусной обмотки в противофазе к основной. Стрелки иа сиI нусоидах выходной ЭДС указывают направление изменения амплитуды ЭДС к устойчивому нулевому положению следящей системы. Стрелками — ъ и — показано условное направление вра.— щения в фазах, выходной ЭДС ВСО 3 исполнительного органа 5 при задании последующего углового положения.

Для задания следующего углового положения исполнительному органу 5 нажимается кнопка запуска Кн.1 и через емкость С1 первой дифференцирующей цепочки питание от источника постоянного тока U поступает на

PT 12, который опрокидывается и его .контакты К1 устанавливаются.в положение 1-1, переворачивая фазу питаний ОВ 2 МВТ 1 для обеспечения поворота исполнительного органа 5 в одном направлении, например, вправо (фиг. 2). При этом ЭДС ВСО 2 меняет фазу на противоположную первоначальной (на фиг. 2 изображена пунктирной линией). Тогда нулевое положение(фиг. 2) является неустойчивым и одновременно при нажатии кнопки

1038189 ки 1 в точку 2 по синусоиде выходной ЭДС ИВТ 1, когда двигатель поворачивается на некоторый угол а „, пропорциональный времени сдвигающего импульса 1„ 1, проходящий через усилятель 6 на обмотку 7 управления.

При установлении контактон К2 реле Р2 в исходное положение 1-1 на

ОУ 7 двигателя 8 поступает усиленное усилителем б напряжение BCO 3, .пропорциональное угловому положению сС ЧВТ 1 (точка 2 на фиг. 2) . Напря- 40 жение с ВС0 3 отрабатывается следядо точкн 5), тем саввам обеспечивается направление вращения испоЛнительного органа 5 в ту же сторону.

В третьем режиме схема работает следующим образом.

При подаче питания от источников переменного тока U„, V и U4, а также

U схема находится в устойчивом ис3 ходном состоянии и положение элементов схемы указано на фиг.1.

Для обеспечения работы схемы в третьем режиме переключатель п3 устанавливается в положение контактов 2-2. 65 запуска Кн.1 питание от источника через емкость С2 второй дифференциальной цепочки подается на пусковое реле Р2, которое срабатывает и кратковременно подключает своими контактами в положение 2-2 источник переменного тока V+ к усилите.лю б. Длительность срабатывания пускового реле Р2 и соответственно длительность импульса сдвига t и„ от источника Н4 .(заштрихованные прямоугольники на фиг. 2) не должна превышать времени t отработки следящей системой до следующего нулевого положения. Поэтому „„ <1 что достигается sg второй дифферейцирующей цепочке выбором величины емкости С2, так как время ее заряда есть время убывания тока. Реле Р2 находится поц током только в течение заряда емкости С2, пока ток текущий по обмотке реле Р2, не становится меньшим по величине, чем ток срабатывания реле Р2. Реле Р2 приходит в исходное состояние, при котором его контакты К2 устанавливаются в исходное положение 1-1.

Причем время заряда емкости прямопропорционально ее величине.

На днаграмме (фиг. 2) этот процесс показан в виде перехода из точшей. системой до следующего нулевого положения угла в точке 3 (фиг. 2), которое является устойчивым.

Для задания следующего углового положения схема работает аналогично изложенному выше, с той лишь разницей, что при нажатии кнопки запуска Кн,1 релейный триггер опрокидывается и его контакты К1 устанавливаются в положение 2-2 (на фиг.2 непрерывная синусоида от точки 3

При этом выключается иэ работы

РТ 12 с первой дифференциальной цепочкой, а но второй дифференциальной цепочке подключается емкость СЗ.

Так как н третьем режиме необходимо задание угловых положений .через одну нулевую точку BCO 3, то сдвигающий импульс с длительностью t> (фиг.3)

И2 должен быть больше, чем длительность отработки t,о следящей системой следующего углового положения, т.е.

t 2 i Со, но не более 2tp. Таким обРазом, 2t p > 4 „2 > t о и не требУется при этом .измененйе фазы ЭДС. BCO 3, На фиг. 3 аналогично стрелками на синусоиде предстанлено направление изменения амплитуды ЭДС к устойчивому нулевому положению следящей системы и условное направление вращения исполнительного органа 5 в фазах выходной ЭДС BCO 3. Условие 21 > ting> tp

20 достигается выбором величины емкости С3 аналогично- выбору емкости С2.

Тогда при нажатии кнопки запуска

Кн.1 пусковое реле Р2 срабатывает н течение времени заряда емкости СЗ, 5 а следящая система отрабатывает импульс сдвига, поступающий or источника переменного тока V через конФ такты К2 реле Р2 (положение контактов 2-2 ) и усилитель б на ОУ ? двигателя 8. При этом исполнительный орган е

5 с NBT 1 повернется на некоторый угол aLZ р соответствующий точке 2 на синусоиде выходной ЭДС (фиг. 3), и далее следящая система отрабатывает выходную ЭДС до нулевого положения 4.

Далее работа схемы электромеханического делительного устройства н третьем режиме происходит аналогично изложенному.

Таким образом, ПредлагаеМая СхеМа позволяет путем нажатия кнопки запуска осуществлять автоматически задание угловых положений исполнительному органу, что снижает трудо5 емкость, сокращает время задания угловых положений и исключает возможные ошибки оператора. Кроме того, как третий, так и нторой режимы работы н схеме с точки зрения управ0 ления работой злектромеханического делительного устройстна идентичны и не требуют дополнительных переключений (и отличие от прототипа) при переходе с дискретности задания угловых положений к=2р на к=р. Это достигается за счет подбора емкости но второй дифференцирующей цепочке, вследствие чего может быть обеспечена любая дискретность задания углового положения, например

P . Р таад

Схема является более помехоэащищенной, так как управление фазой ЭДС выходной обмотки производится на обмотке возбуждения, где.сигнал помехи на 2-3 порядка меньше основного

1038189 напряжения питания, что не приводит кроме того, к погрешности следящей системы (в прототипе коммутации управляющим переключателем осуществляет-. ся на выходной обмотке ИВТ и амплитуда сигнала помехи соизмерима с ампли5 тудой выходной ЭДС, что приводит к появлению ошибки }.

Следовательно, основными .преимуществами предлагаемой схем,являются: простота управления заданием угловых положений, которая достигнута за счет применения устройства управления, осуществляющего автоматическое задание угла следящей системой, для.чего необходимо лишь нажатие 15 кнопки запуска; сокращение времени задания угловых положений исполни-, тельному органу в несколько раэ за счет замены ручного переключения по нескольку раэ автоматическим прн од- yg нократном нажатии кнопки запуска и перехода на другой режим работы; снижение трудоемкости задания угловых положений путем замены ручного управления несколькими переключениями на однократное нажатие кнопки запуска и автоматического управления работой следящей системы; устранение субъективных ошибок оператора за счет автоматизации процесса управления работой предлагаемой схемы; снижение уровня погрешности следящей системы эа счет осуществления управления изменением фазы выходной ЭДС .МВТ на его обмотке возбуждения.

Схема электромеханического делительного устройства предназначается для использования в народном хозяйстве для изготовления большого числа шлицов, канавок и отверстий, требующих высокой точности по их угловому расположению на фре ерных, сверлильных и шлифовальных станках. Это позволит повысить производительность труда и снизить трудоемкость, например, при изготовлении зубцовой зоны многополюсных датчиков угла, многополюсных ВТ и высокоточных зубчатых колес.

1038189

Составитель A. Печкова

Редактор В. Ковач Техред С.Мигунова Корректор О. Тигор

Заказ 6115/18 Тирам 760 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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