Устройство для управления многофазным двигателем возвратно- поступательного движения

 

Изобретение отностися к электротехнике , а именно к системам-.управления электроприводом возвратно-поступательног о движения, и может быть использовано в металлообработке, станстанкостроении, текстильном машиностроении , приборостроении, робототехнике . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения регулирования длины и скорости перемещения подвижного элемента двигателя . Это достигается обеспечением перемещения электромагнитной волны в индукторе путем последовательного переключения катушек 4 индуктора 5, обусловленного сдвигом информации в двоичном реверсивном, регистре 6, управляющем усилителями мощности 1, реверсирования перемещения изменением направления сдвига регистра 6 делителем частоты 7, регулирования длины перемеще шя за счет изменения тачек реверсирования регистра путем изменения двоичных чисел, записыва- . емых в делитель частоты 7 после каждого перемещения, регулирования скорости перемещения изменением частоты тактовых импульсов генератора 8. При включении питания рдновибратор 11 вырабатывает импульс, записьшающий через задатчик кода 14 начальную информаи;ию о числе одновременно включаемьлх катушек 4 в регистр 6. Затем проводится последовательное, включе- - ние катушек 4 для возврата подвижного элемента в исходное положение. В дальнейшем длина перемещения определяется задатчиком кода 15. а S tam

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 Н 02 P 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21). 4097595/ 24-07 (22) 06.08.86 (46) 15,08.88, Бюл. № 30 (71) Винницкии электротехническии завод (72) В.M.Ñoêoë, А.Г.Шнайдер, В.З.Шнайдер, M.M.Фигман и Э.А.Толкачев (53) 621.313.17(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1053256, кл. Н 02 P 7/62, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1376896, кл. Н 02 P 7/62,07.04.86. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение отностися к электротехнике, а именно к системам:управления электроприводом возвратно-поступательного движения, и может быть использовано в металлообработке, станстанкостроении, текстильном машиностроении, приборостроении, робототехнике. Целью изобретения является расширение функциональных возможноl стей устройства путем обеспечения регулирования длины и скорости пере„„SU,„, 1417158 А1

MeIIIeHHR подвижного элемента двигателя. Это достигается обеспечением перемещения электромагнитной волны в индукторе путем последовательного переключения катушек 4 индуктора 5, обусловленного сдвигом информации в двоичном реверсивном регистре 6, управляющем усилителями мощности 1, реверсирования перемещения изменением направления сдвига регистра 6 делителем частоты ?, регулирования длины перемещения за счет изменения тачек реверсирования регистра путем изменения двоичных чисел, записываемых в делитель частоты 7 после каждог о пер емещения, регулирования скорости перемещения изменением частоты тактовых импульсов генератора 8, При включении питания одновибратор 11 вырабатывает импульс, записывающий через задатчик кода 14 начальную информацию о числе одновременно включаемых катушек 4 в регистр 6. Затем проводится последовательное включе-. ние катушек 4 для возврата подвижного элемента в исходное положение. В дальнейшем длина перемещения определяется эадатчиком кода 15.

141 7158

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению возвратно-поступательным движением многофазных электродвигателей в частФ ности мотор-подшипников.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем регулирования .скорости и длины перемещения подвижного элемента двигателя.

На фиг,1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — схема первого задатчика кода с ручным управлением; на фиг.3 †.схема второго задатчика кода с ручным управлениeM на фиг.4 — vаблица состояний реверсивного сдвигового регистра и управляемого делителя частоты.

Устройство для управления много- 20 фазным двигателем возвратно-поступательного движения содержит ключевые усилители 1 мощности (фиг.1) по числу фаз, каждый из которых снабжен управляющим входом 2 и входом 3 задания напряжения, а выходами подключен к соответствующей катушке

4 индикатора мотор-подшипника 5, реверсивный сдвиговый регистр б,снабженный информационными (установочны- 30 ми) входами К и В в каждом разряде, тактовым С-входом и входом «+1 направления, управляемый делитель 7 . частоты, снабженный информационными

Р-входами

РЕ рарешения- записи, тактовым С-входом и R-входом сброса, генератор 8 тактовых импульсов регулируемой частоты, первый 9 и второй 1 0 D-триггеры, первый одновибратор 11, входом подключенный к источнику питания, второй одновибратор 12, снабженный прямым и инверсным выходами, третий одновибратор 13, первый задатчик 14 кода, снабженный прямым и инверсным выходами в каждом кодовом разряде, второй задатчик 15 кода, снабженный двумя входами 16 и 17, первый 18 и второй 19 элементы запрета, инветор 20, первый 21 и второй 22 элементы 2И и преобразователь

23 частота — напряжение. Информационные S-входы регистра 6 соединены с прямыми, а R-входы — с инверсными выходами первого задатчика 14

55 кода, вход которого подключен к выходу первого одновибратора 11,К-входам сброса делителя 7 частоты и первого D-триггера 9, управляющему входу второго элемента 19 запрета и

S-входу второго D-триггера 10,D-вход которого соединен с нулевой шиной, тактовый С-вход — с выходом делителя

7 частоты и входом инвертора 20, прямой и инверсный выходы — с первыми входами первого 21 и второго 22 элементов 2И, вторые входы которых подключены к прямому выходу второго од— новибратора 12, вход которого через второй элемент 19 запрета соединен с выходом инвертора 20, тактовым Свходом первого D-триггера 9 и управляющим входом первого элемента 18 запрета, инверсный. выход — с входом третьего одновибратора 13, выходом подключенного к входу PE разрешения записи делителя 7 частоты, тактовый

С- вход которого соединен с тактовым

С-входом регистра б и выходом первого элемента 18 запрета, а информационные D-входы делителя 7 частоты — с разрядными выходами второго задатчика 15 кода, первый вход 16 которого соединен с выходом первого элемента

2И 21, а второй вход 17 — с выходом второго элемента 2И 22, причем инверсный выход первого D-триггера 9 соединен с его D-входом и входом направления регистра б,вход первого элемента 18 запрета соединен с выходом генератора 8 и входом преобразователя 23 частота — напряжение, выход которого подключен к входам 3 задания напряжения ключевых усилителей 1 мощности, управляющими входами 2 подключенных к выходам разрядов регистра 6.

Первый задатчик 14 кода содержит диодную матрицу, построенную на диодах 24-36 (фиг.2), к входам которой подключены многопозиционный переключатель 34,. с входом 35, являющим-. ся входом задатчика 14 кода, а выходы через регистры 36-39 соединены с нулевой шиной и подключены к входам инверторов 40-43, 1

Второй задатчик 15 кода содержит диодную матрицу, построенную на диодах 44-75 (фиг.3), входы которой подключены к многопозиционным переключателям 76 и 77 через диоды 78

85 и 86-93 соответственно, причем вход переключателя 76 является входом 16 задатчика 15 кода, а вход переключателя 77 — его входом 17,Выходы диодной матрицы, подключенные через резисторы 94-97 к нулевой ши3 1 .l не, соединены поразрядно с S-входами КБ-триггеров 98-101 и через инверторы 102 — 105 с R-входами этих триггеров, причем выходы триггеров

98-101 являются выходами разрядов второго задатчика 15 кодов.

В качестве задатчиков 14 и 15 кодов могут также использоваться про— граммирующие устройства или процессор управляющей ЭВМ.

Устройство для управления многофаэным двигателем возвратно-поступательного движения работает следующим образом, При включении питания выходной импульс одновибратора 11 устанавливает в нулевое состояние управляемый делитель 7 частоты и первый Dтриггер 9, а в единичное состояние второй D-триггер 10, а также запрещает прохождение сигнала через второй элемент 19 запрета по его пря-МоМу входу. Этот же импульс, поступая на вход первого задатчика 14 кода, вызывает появление на его параллельных» выходах кодовой комбинации, соответствующей заданному количеству одновременно включаемых катушек 4 индуктора мотор-подшипника

5, запись "1" в младшие разряды регистра 6, включение соединенных с этими разрядами входами 2 ключевых усилителей 1 мощности и соответствующих катушек 4. Уровень "0" на выходе СО делителя 7, обусловленный его нулевым состоянием, вызывает появление уровня "1" на выходе инвертора

20 и на инверсном входе первого элемента 18 запрета, запрещая прохождение импульсов тактового генератора 8 на тактовые С-входы регистра

6 и делителя 7. Одновременно нулевым состоянием первого D-триггера 9 обусловлен уровень "1" на входе направления регистра 6, чем предопределен сдвиг информации в регистре в прямом направлении (от младших разрядов к старшим) .

После прохождения одиночного импульса на выходе одновибратора 11 и на инверсном входе второго элемента

19 запрета устанавливается уровень

"0", чем разрешается прохождение уровня "1" с выхода инвертора 20 на вход второго одновибратора 12, запуск последнего и появление на его прямом выходе импульса положительной полярности„ поступающего на вторые разрешается прохождение тактовых им- . гульсов, вырабатываемых rенератором

8, на тактовые С-входы регистра 6 и делителя 7.

Поскольку при.включении устройства положение реактивного подвижного элемента мотор — подшипника 5 относительно индуктора является неопределенным, переключение электромагнитной волны после включения должно осуществляться по всеи длине индукI тгра (от первой до последней катушки 4) . При этом электромагнитная волна, подходя к месту расположения реактивного элемента, увлекает его за собой, позволяя в дальнейшем задавать крайние положения и регулировать длину перемещения.

При количестве катушек 4 в индукторе (и количестве разрядов регистра

Ф

6), равном N, и количестве одновре-менно включаемьс катушек, равном

М а N, количество тактов, обеспечивающих прохождение электромагнитной волны по всей длине индуктора, определяется числом N — (М-1), а количество разрядов делителя 7, достаточное для счета тактов при таком про-. хождении, определяется из соотношения

55, n-< 1

1 2 = N — (М вЂ” 1) 6 2

Дальнейшая работа устройства поясняется таблицей состояний регистра 6

17 I 53 входы первого 21 и второго 22 элемен— тов 2И и проходящего на вход 16 второго задатчика 15 кода через элемент

2И 21, что обусловлено единичным со5 стоянием второго D-триггера 10. При этом HG выходе второго задатчика 15 кода появляется двоичный код числа, соответствующего максимальной емкости делителя 7 частоты.

После прохождения импульса второго одновибратора 12 положительный перепад напряжения íà его инверсном выходе запускает третий одновибратор

13, импульс которого. поступая на вход PE делителя 7 частоты, обеспечивает запись в делитель информации с выходов второго задатчика 15 кода, появление уровня "1" на выходе СО делителя 7 и переход в нулевое состояпие второго D-триггера 10 а также появление уровня "0" на выходе инвертора 20 и на инверсном входе первого элемента 18 запрета, чем

5 14 н делителя 7 (фиг.4), В приведенном в таблице примере количество катушек

4, равное количеству разрядов регистра 6, N = 12, количество одновременно включаемых катушек И = 4, количество тактов, обеспечивающих прохождение электромагнитной волны индуктора по всей его длине, N — (M — 1) = 9, .При этом 2 - 9 (2 и количество

4 разрядов делителя 7 и = 4.

Так как каждая катушка 4 (фиг.1) индуктора мотор-подшипника 5 и каждый ключевой усилитель 1 мощности могут иметь два состояния — Включено" и

"Выключено", двоичное число 1 в разряде регистра 6 вызывает включение с Оответствующих ключевого усилителя

1 мощности и катушки 4, а двоичное число О в разряде регистра 6 удерживает соответствующие ключевой усилитель 1 мощности и катушку 4 в выключенном состоянии.

Как видно из таблицы состояний (фиг.4), при включении питания (нулевой такт, пуск) двоичное число 1 записывается в 1-й, 2-й, 3-й и 4-й разряды регистра 6 (в остальные разряды с 5-ro по 12-й включительно, записывается двоичное число 0).Одновременно делитель устанавливается в нупевое состояние с принудительной записью в нег о двоичного четырех— разрядного числа 0000,, После прохождения импульса первого одновибратора

11 в делитель 7 записывается запрограммированное вторым задатчиком 15 кода (по входу 16) двоичное четырехразрядное число 1000 (нулевой такт, запись), соответствующее максимальному количеству тактов, равному 9 и обеспечивающему перемещение электромагнитной волны в индукторе от первой до последней (1?-й) катушки.

При каждом последующем такте, опре деляемом прохождением на тактовые

С-входы регистра 6 и делителя 7 им-. пульса с выхода генератора 8 регулируемой частоты, происходит сдвиг. на один разряд информации в регистре 6 и уменьшение на единицу содержимого делителя 7 частоты, При сдвиге на один разряд информации в регистре 6 выключается первая из четырех включенных катушек 4 и включается первая последующая катушка, чем обеспечивается перемещение электромагнитной волны в индукторе и реактивного лов движного элемента мотор-подшипника 5.

17158 ло 0111 (8-й такт, запись) .

После выполнения запрограммированного количества тактов двоичное чис40 ло 1 оказывается записанным в 2-й, З-й, 4-й и 5-й разряды регистра 6, содержимое делителя 7 равно 0000, на выходе.инвертора 20 появляется уровень "1", переводящий первый D-триггер 9 в нулевое состояние, чем пред45 определяется дальнейший сдвиг информации в регистре 6 в прямом направлении, запускающий механизм записи следующего запрограммированного задатчиком 15 кода числа в делитель 7

50 (15-й такт, запись, перемещение с

2-й по 10-ю катушки индуктора моторподшипника 5, четырехразрядное двоичное число 0101) . Дальнейшая работа

"5 устройства аналогична описанной.

После прохождения 8-ro импульса на тактовые С-входы регистра 6и делителя 7 частоты (8-й такт) логическое число 1 оказывается записанным в

9 — й, 10-й, 11-й и 12 — и разрядые регистра 6, при этом включены 9-я, 10-я, 11 ÿ и 12-я катушки 4 индуктора. Содержимое делителя 7 частоты при этом становится равным двоичному четырехразрядному числу 0000, что вызывает появле,;ие уровня "0" на выходе СО делителя 7 и уровня "1" на выходе инвертора 20, переход в единичное состояние первого D-триггера 9 и появление уровня "0" на входе направления сдвигового регистра

6, предопределяющего дальнейший сдвиг информации в регистре в обратном направлении (от старших разрядов к младшим).Одновременно уровнем "1" на выходе инвертора 20 запускается описанный выше механизм записи в делитель 7 частоты следующего двоичного числа, запрограммированного вторым задатчиком 15 кода и определяю щего длину обратного перемещения реактивного элемента мотор-подшипника 5. Приведенный в таблице (фиг.4) пример предусматривает такое перемещение от 12-й до 2-й (включительно) катушки индуктора. При этом количество тактов, осуществляющих обратное перемещение, равно N — (M — 1) = 11 (4-1) = 8 и в делитель 7 записывается двоичное четырехразрядное чисСкорость перемещения электромагнитной волны в индукторе и подвижного реактивного элемента мотор-подшип17158 8

7 14 ника 5 определяется скоростью (час- тотой) смены тактов, что, в свою очередь, определено частотой тактовых импульсов генератора 8. Регулирование частоты генератора 8 позволяет в широких пределах регулировать скорость перемещения реактивного элемента, Для обеспечения правильного соотношения между частотой переключения ! и напряжением питания катушек 4 при частотном регулировании скорости, f бпределяемого выражением — = const

У где f —; U — напряжение питания катушек 4 индуктора, на входы 3 задания напряжения ключевых усилителей 1 мощности с выхода преобразователя 23 частота — напряжение, входом подключенного к выходу генератора 8, подается напряжение, являющееся линейной функцией частоты генератора 8. t

Таким образом, изменение двоичного числа, записываемого из первого задатчика 14 кода в регистр 6 при включении питания, позволяет изменять количество одновременно включаемых катушек 4 индуктора, изменение в процессе работы устройства двоичного числа, записываемого в каждом такте из второго задатчика 15 кода в делитель 7, позволяет регулировать длину перемещения реактивного элемента мотор-подшипника 5 при его возвратно-поступательном движении без остановки и переналадки устройства, а регулирование частоты тактовых импульсов, вырабатываемых генератором

8, позволяет регулировать в процессе работы устройства скорость линейного перемещения подвижного реактивного элемента мотор-подшипника 5.

Формула изобретения

Устр ойс тво для управл ения мног офазным двигателем возвратно-поступательного движения, содержащее ключевые усилители мощности по числу фаз, управляемый делитель частоты, регистр, генератор тактовых импульсов, 5

D-триггер и одновибратор, подключенный входом к источнику питания, первый и второй задатчики кода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональиых возможностей путем регулирования скорости и длины перемещения подвижного элЕмента двигателя, дополнительно введены первый и второй элементы запрета, инвертор, первый и второй элементы 2И, второй и третий одновибраторы, второй D-триггер, преобразователь частота-напряжение, ключевые усилители мощности снабжены входами задания напряжения, регистр выполнен реверсивным сдвиговым, его информационные входы соединены с выходами первого задатчика кода, вход которого подключен к выходу одновибратора, к входам сброса делителя частоты и первого D-триггера, управляющему входу второг.о элемента запрета и

S-входу второго D-триггера, В-вход которого соединен с нулевой шиной, тактовый вход — с выходом делителя частоты и входом инвертора, прямой и инверсный выходы — с первыми входами обоих элементов 2И, вторые входы которых подключены к прямому выходу второго одновибратора, вход которого через второй элемент запрета соединен с выходом инвертора, тактовым входом первого D-триггера и управляющим входом первого элемента запрета, инверсный выход — с входом третьего одновибратора, выход которого подключен к входу разрешения записи делителя частоты, тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента запрета и тактовым входом регистра, а информационный вход делителя — с выходом второго задатчика кода, входы которого соединены с выходами элементов 2И, при чем инверсный выход первого D-триггера соединен с его D-входом и входом направления регистра, вход первого элемента запрета соединен с генератором импульсов и входом преобразователя частота-напряжение, выход которого подключен к входам задания напряжения ключевых усилителей мощности, управляющими входами соединенных с выходами разрядов регистра.

)4 7158

Фаг „ Г

1417158

Составитель З.Горник

Редактор А.Лежнина Техред М. Ходанич

Корректор В. Романенко

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4076/55

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4