Дискретный электропривод со стабилизацией скорости

 

ДИСКРЕТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД СО СТАБИЛИЗАЦИЕЙ СКОРОСТИ, содержащий шаговой двигатель с датчиком шагов, ключ, коммутатор, блок управления, частотный измеритель скорости, состоящий из последовательно соединенных генератора, формирователя временного интервала и счетчика, счетный вход которого соединен с входом ключа, задатчик скорости и схему сравнения. первые входы которой соединены с выходами задатчика скорости, вторые входы - с выходами счетчика, а выходы схемы сравнения соединены с входами блока управления, который соединен с первым входом формирователя временного интервала, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей привода путем обеспечения шагового режима и упрощения устройства, в него введены тактируемый реверсивный счечтик, блок переключения и дополнительный управляемьй формирователь временного интервала , управляющие входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика,сигнальный вход - с выходом генератора,а выход - с первым входом блока переключения, второй вход которого соединен с датчиком шагов, а выход - с входом ключа, причем счетные входы реверсивного счетчика соединены с выходами схемы сравнения, а тактирующий вход счетчика - с первым выходом основного формирователя вре00 менного интервала. Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

9WM

РЕСПУБЛИН

69) (И) цр Н 02 P 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ARTOPCNOMY СВИДатВЪСтвм (21) 3582295/24-07 (22) 22. 04. 83 (46) 15.08 ° 84. Бюл. Р 30 (72) А.А.Шульгин и В.П.Колпаков (71) Опытно-конструкторское бюро тонкого биологического машиностроения (53) 621.313.13-133.3.525(088.8) (56) 1. Луценко В.Е., Рубцов В.П.

Электропривод с шаговыми двигателями.В сб.: Итоги науки и техники, сер.

"Электропривод и автоматизация промышленных установок". Т. 6, И., ВНИИТИ, 1978, с. 74-81.

2. Авторское свидетельство СССР

В 502470, кл. Н 02 Р 7/62, 1974 (прототип). (54)(57) ДИСКРЕТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД СО

СТАБИЛИЗАЦИЕЙ СКОРОСТИ, содержащий шаговой двигатель с датчиком шагов, ключ, коммутатор, блок управления, частотный измеритель скорости, состоящий из последовательно соединенных генератора, формирователя временного интервала и счетчика, счетный вход которого соединен с входом ключа, задатчик скорости и схему сравнения, первые входы которой соединены с выходами задатчика скорости, вторые входы — с выходами счетчика, а выходы схемы сравнения соединены с входами блока управления, который соединен с первым входом формирователя временного интервала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей привода путем обеспечения шагового режима и упрощения устройства, в него введены тактируемый реверсивный счечтик, блок переключения и дополнительный управляемый формирователь временного интервала, управляющие входы которого соединены с выходами реверсивного I счетчика, сигнальный вход — с выходом генератора,а выход — с первым входом блока переключения, второй вход которого соединен с датчиком шагов, а выход — с входом ключа, причем счетные Я входы реверсивного счетчика соединены с выходами схемы сравнения, а тактирующий вход счетчика — с первым > выходом основного формирователя вре- ( менного интервала. Об

1108601

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприво-. дам с шаговыми двигателями, например, для управления от 3BN объектами, требующими высокостабильных скоростей вращения в широком диапазоне их задания в виде цифровых кодов.

Известен злектропривод, содержащий шаговый двигатель, блок управления с преобразователем импульсов, эадат- 10 чик импульсов, счетчик и датчик полокения, работающий в широком диапазоне скоростей вращения за счет реализации двух режимов работы: режима самокоммутации {режим бесконтактного I5 двигателя постоянного тока) и шагового режима (в диапазоне низких скоростей и фиксации ротора) (1 3.

Недостатками указàííîrо привода являются необходимость подключения к 20 нему ко@оуправляемого внешнего генератора для управления скоростью в шаговом режиме, а также невозможность регулирования и стабилизации скорости в .режиме самокоммутации. 25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является дискретный электропривод, содержащий шаговый двигатель с блоком управления, блоком 5б режимов работы и датчиком шагов, обеспечивающими работу шагового двигателя в режиме фиксации и в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока со стабилизацией скорости по релейному закону Г2 3.

Недостатком данного электропривода является невозможность работы привода в шаговом режиме.

Цель изобретения — расширение 4я функциональных возможностей привода путем обеспечения шагового режима и упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что. в дискретный электропривод со 45 стабилизацией скорости, содержащий шаговый двигатель с датчиком шагов, ключ, коммутатор, блок управления, частотный измеритель скорости, состоящий из последовательно соединен50 ных генератора, формирователя временного интервала и счетчика,. счетный вход которого соединен с входом клю ча, задатчик скорости и схему сравнения, первые входы которой соедине55 ны с выходами задатчика скорости, вторые входы — с выходами счетчика, а выходы схемы сравнения соединены с входами блока управления, который соединен с первым выходом формирователя временного интервала, введены тактируемый реверсивный счетчик, блок переключения и дополнительный управляемый формирователь временного интервала, управляющие входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, сигнальный вход — с выходом генератора, а выход — с первым входом блока переключения, второй вход которого соединен с датчиком шагов, а выход - с входом ключа, причем счетные входы реверсивного счетчика соединены с выходами схемы сравнения, а тактирующий вход счетчика — с первым выходом основного формирователя временного интервала.

На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода, на фиг. 2— схема формирователя временных интервалов, на фиг. 3 — схема блока управления; на фиг. 4 — схема реверсивного счетчика и управляемого формирователя временного интервала.

В состав дискретного электропривода (фиг. 1) входят шаговый двигатель 1 с укрепленным на валу датчиком 2 шагов, коммутатор 3, выходы которого связаны с блоком управления

4, частотный измеритель 5 скорости, состоящий из генератора б,формирователя 7 временного интервала и счетчика 8, выходы которого соединены со схемой 9 сравнения, связанной с выходами эадатчика 10 скорости, блок

11 переключения, выход которого соединен с ключем 12, и управляемый формирователь 13 временного интервала, выход которого соединен с блоком 11 переключения, а входы — с выходами реверсивного счетчика 14.

Формирователь 7 временного интервала (фиг. 2) представляет собой синхронизированный делитель частоты, состоящий из счетчика 15 и задатчика

1б кода коэффициента деления, выходы которых соединены с входами схемы

17 сравнения, триггера 17, установочный вход которого соединен с выходом схемы 17 сравнения, а сбрасывающий вход - с выходом схемы 19 совпадения.

Блок 4 управления (фиг. 3) состоит из триггера 20 со схемами 21 и 22 совпадения на входах, трех схем 23, 24 и 25 совпадения, управляющих ключами 26, 27 и 28, к входам которых подключен источник питания 29.

Реверсивный счетчик 14 (фиг. 4) состоит из собственно реверсивного

1108601 счетчика 30 и двух схем 31 и 32 совпадения на его входах. управляемый формирователь 13 временного интервала (фиг. 4) выполнен аналогично формирователю 7 и состоит из счетчика

33, выходы которого соединены с входами схемы 34 сравнения, триггера 35, установочный вход которого связан с выходом схемы 34 сравнения, а сбрасывающий вход - с выходом схемы 36 совпадения.

Электропривод работает следующим образом.

Возможны два режима работы электропривода: режим самокоммутации (режим бесконтактного двигателя поотоянного тока) и шаговый режим. Режим работы определяется сигналом, поступающим по шине "Шаг" на блок 11 переключений и на блок 4 управления.

При работе в области высоких скоростей вращения по шине "Шаг" подают сигнал, переводящий шаговый двигатель 1 в режим самокоммутации путем подключения датчика 2 шагов через блок 11 переключения к входу коммутатора 3 и входу частотного измерителя

5 скорости.

При подаче сигнала "Пуск™ ключ 12 замыкается, через него сигнал с датчика 2 шагов проходит на коммутатор

3, который реализует требуемый закон коммутации фаз двигателя 1 посредством ключей 26, 27 и 28, число которых определяется числом фаз двигателя. 35

Датчик шагов 2 выдает сигнал на каждый шаг двигателя 1, выполняя тем самым совместно с коммутатором 3 роль коллектора двигателя постоянного тока. Двигатель 1 начинает разгоняться 40 в режиме бесконтактной машины постоянного тока.

Импульсы с датчика 2 шагов через блок 11 переключения подаются также на счетчный вход счетчика 8 и синхро 45 низирующий вход формирователя 7 временного интервала частотного измерителя скорости 5. Измерение текущего значения скорости производится путем подсчета числа импульсов датчика 2 50 шагов счетчика 8 за эталонный интервал времени формирователя 7 временного интервала.

Формирователь 7 временного интервала представляет собой делитель часто55 ты с синхронизацией начала циклов деления внешней частоты. Частотный сигнал с опорного генератора 6 поступает на вход счетчика 15. Нарастающий код на выходе счетчика 15 сравнивается схемой 17 сравнения с кодом, определяющим коэффициент деления с saдатчика 16 кода. В момент равенства кодов схема 17 сравнения вырабатывает сигнал "Опрос", устанавливающий триггер 18 в единичное состояние и разрешающий запись результата сравнения с выходов схемы 9 сравнения в блок 4 управления. Сигнал с выхода триггера 18 поступает на схемы 19 совпадения и при поступлении следующего после момента равенства сигнала с выхода блока 11 переключения на выходе схемы 19 совпадений появляется сигнал, который обнуляет счетчик

15 и счетчик 8 и перебрасывает триггер 18 в нулевое состояние. После этого цикл измерения частоты повторя . ется.

Код текущего значения скорости с выхода счетчика 8 поступает на вторые входы схемы 9 сравнения, на первые входы которой поступает код заданной скорости с датчика 10 скорости.

Результат сравнения с выхода схемы сравнения поступает через схемы 2! и 22 совпадений на соответствующие входы триггера 20 блока 4 управления.

Во время разгона двигателя до заданного значения скорости со схемы

9 сравнения через схему 22 совпадения в момент выдачи сигнала "Опрос" с формирователя временного интервала

7 на вход триггера 20 поступает сигнал N + (й, устанавливающий триггер 20 в единичное состояние. С выхода триггера 20 на схемы 23, 24 и 25 совпадения подается сигнал, который разрешает прохождение через эти схемы сигналов с коммутатора 3 на управляющие входы ключей 26, 27 и 28, подключающих фазы двигателя t к источнику питания 29.

После достижения заданного значения скорости через схему 21 совпадения со схемы 9 сравнения поступает сигнал, перебрасывающий триггер 20 в нулевое положение. При этом сигналы с коммутатора 3 перестают поступать на управляющие входы ключей 26, 27 и 28 через открытые схемы совпадений 23, 24 и 25, вследствие чего начинается торможение.

Таким образом осуществляется работа двигателя в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока со

1108601

Ф стабилизацией скорости по релейному закону.

При переходе на шаговый режим ра" боты иа шину "IIIar" подается сигнал, по которому блок 11 переключения отключает выход датчика 2 шагов, а вместо него подключает выход управляемого формирователя 13 временного интервала. В формирователе 13 код счетчика 33 сравнивается схемой 34 срав- 10 кения с управляющим кодом, в момент равенства счетчик 33 обнуляется, причем момент обнуления синхронизируется с внешней частотой при помощи триггера 35 и схемы совпадения 36. 15

Частотный измеритель 5 скорости измеряет частоту следования импульсов на входе управляемого формирователя 13 временного интервала аналогично процессу измерения частоты с 20 датчика 2 шагов. Результат сравнения измеренного значения частоты и заданного значения скорости поступает на входы схем 3f и 32 совпадения тактируемого реверсивного счетчика 14 и 25 в момент формирования сигнала "Onрос" с формирователя временного интервала 7 происходит на соответствующие суммирующий и вычитающий входы счетчика 30. При значении измеренной щ частоты меньше заданного значения скорости сигнал 8, C N с вьиода схемы 9 сравнения через схему 3 1 совпадения поступает в момент появления тактирующего сигнала "Опрос" на вычитающий вход счетчика 30, уменьшая тем самым с каждым циклом измерения частоты код коэффициента деления в формирователе

13 временного инвервала, т.е. увели.чивая значение частоты на его выходе °

Если измеряемая частота выше заданного значения, то с выхода схемы

1 9 сравнения сигнал N > N, через схему 32 совпадения поступает на суммирующий вход счетчика 30, увеличивая тем самым коэффициент деления и снижая частоту на выходе управляемого формирователя 13 временного интервала. Таким образом осуществляется процесс стабилизации частоты, поступающей на вход коммутатора 3, а следовательно, и процесс стабилизации скорости двигателя 1 в шаговом режиме.

Устройство реализует работу двигателя как в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока, так и в шаговом режиме. Причем шаговый режим реализуется без подключения внешнего кодоуправляемого генератора путем реализации такого генератора имеющимися функциональными узлами за счет введения новых связей между ними, большинство нз которых входит в структуру системы стабилизации скорости при работе в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока, что упрощает схему управления.

1108601

1108601

1108601

Составитель З.Горник

Редактор Л.Авраменко ТехредЖ.КастелевичКорректор B.Бутяга

Заказ 5883/43 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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