Устройство для регулирования скорости электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в лентопротяжных механизмах магнитофонов и кинофотоаппаратуры. Целью изобретения является повышение точности и надежности. Устройство содержит последовательно соединенные источник опорного напряжения 7, источник управляющего напряжения 8, модулятор 13, интегратор 1, компаратор 2. В качестве датчика обратной связи применен импульсный датчик скорости 3. В цепь неинвертирующего входа компаратора 2 включен управляемый ключ 12. Организация цикла интегрирования из двух фаз, при которых напряжение на выходе интегратора 1 сначала повышается до уровня опорного, а затем снижается до нуля, позволило снизить погрешность регулирования скорости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВНСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PFÑÏ×FËÈ (я) Н 02 P 7/28

ГОСУДАР CT B F ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬПГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ1 ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а (21) 4458485/07 (22) 11.07.88 (46) 30.07.91. Бюл.¹28 (72) В.А.Трунов (53) 621.316,718.5 (088.8) (56) Лукин Е. Электронный стабилизатор-переключатель частоты вращения вала электродвигателя, — Радио, 1979, ¹ 2, с.38.

Авторское свидетельство СССР ¹ 1376207, кл. Н 02 Р 7/28, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

{57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в лентопротяжных механизмах магнитофонов и

„„« К „„1667215 А1 кинофотоаппаратуры. Целью изобретения является повышение точности и надежности. Устройство содержит последовательно соединеные источник 7 опорного напряжения, источник 8 управляющего напряжения, модулятор 13, интегратор 1, комп",ðàòîð 2.

8 качестве датчика обратной связи применен импульсный датчик 3 скорости, В цепь неинвертирующего входа компаратор., 2 включен управляемый ключ 12. Организация цикла интегрирования из двух фаз, при которых напряжение на выходе интегратора

1 сначала повышается до уровня опорного. а затем снижается до нуля, позволило снизить погрешность регулирования скорости.

1 З.п.ф-лы, 2 ил.

1667215

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в лентопротяжных механизмах магнитофонов и кинофотоаппаратуры.

Целью изобретения является повышение точности и надежности.

На фиг,1 представлена блок-схеМа устройства; на фиг.2 — временная диаграмма работы интегратора и датчика скорости.

Устройство содержит последовательно соединенные интегратор 1 и компаратор 2, импульсный датчик 3 скорости, являющийся датчиком обратной связи и механически соединенный с валом электродвигателя 4, первый и второй триггеры 5,6, источник 7 опорного напряжения, выходом соединенный с входом источника 8 управляющего напряжения. Выход второго триггера 6 является выходом устройства и предназначен для подключения к управляющему входу коммутатора 9 цепей питания электродвигателя 4. Кроме того, устройство содержит два логических элемента ИЛИ 10, 11 и ключ 12 в цепи неинвертирующего входа компаратора 2, второй вывод которого соединен с выходом источника 7 опорного напряжения.

Выход источника 8 управляющего напряжения соединен с информационным входом модулятора 13, выход которого соединен с информационным входом интегратора 1.

Выход компаратора 2 соединен с управляющим входом модулятора 13, С-входом первого триггера 5 и первым входом первого логического элемента ИЛИ 10, к второму входу которого подключен выход импульсного датчика 3 скорости, который соединен с S-входом первого триггера 5, С-входом второго триггера 6 и первым входом второго логического элемента ИЛИ 11, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 5, соединенного одновременно с S-входом второго триггера 6, Выход первого логического элемнта ИЛИ 10 соединен с управляющим входом ключа 12, Выход второго логического элемента ИЛИ

11 соединен с входом установки интегратора 1. Д-входы и R-входы обоих триггеров 5,6 соединены с общей шиной питания устройства, В цепи обратной связи интегратора 1 последовательно с конденсатором включен резистор 14, Устройство работает следующим образом, При включении питания вал электродвигателя 4 неподвижен, с выхода импульсного датчика 3 скорости, являющегося датчиком обратной связи и механически соединенного с валом электродвигателя, импульсы не поступают.

Триггеры 5 и 6 могут оказаться в следующих состояниях; на инверсном выходе триггера 5 высокий уровень сигнала, что соответствует высокому уровню сигнала на выходе триггера 6, который приводит к включению коммутатора 9 цепей питания электродвигателя 4, вал его начинает вращаться; на инверсном выходе триггера 5 низкий уровень, что соответствует высбкому уровню сигнала на выходе триггера 6, и коммутатор 9 включает двигатель 4; на инверсном выходе триггера 5 низкий уровень сигнала, на выходе триггера 6 также низкий уровень сигнала, коммутатор 9 выключен. питание на двигатель не поступает, В последнем случае функционирование устройства будет зависеть от состояния, в котором окажется после включения питания компаратор 2, Если на выходе компаратора

2 установится низкий уровень, то с модулятора 13 на вход интегратора 1 будет поступать напряжение "+" Uynp. В результате интегрирования напряжение на выходе интегратора 1 будет снижаться. В момент, когда напряжение на выходе будет проходить нулевой уровень компаратор 2 перейдет скачком в состояние с высоким уровнем на выходе. Передним фронтом этого импульса, поступившего на вход С-триггера 5, последний будет переведен в состояние с высоким уровнем на его инверсном выходе. Высокий уровень с инверсного выхода триггера 5, поступив на вход S триггера 6, переведет его в состояние с высоким уровнем на его выходе, что приведет к включению питания электродвигателя 4, Если в момент включения питания компаратор 2 установится в состояние с высоким уровнем на выходе, то с модулятора 13 на вход интегратора 1 будет поступать напряжение "-" Vynp. В результате интегрирования напряжение на выходе интегратора 1 будет повышаться. Вмомент,,когда напряжение на выходе интегратора 1 превысит величину опорного напряжения, поступающего на неинвертирующий вход компаратора 2 через замкнутый ключ 12, компаратор перейдет в состояние с низким уровнем на выходе, Переход компаратора 2 в состояние с низким уровнем на выходе приведет к размыканию ключа 12, а с модулятора 13 на вход интегратора 1 будет поступать "+" Uynp.

Напряжение на выходе интегратора 1 станет снижаться. В момент, когда напряжение на выходе интегратора 1 достигнет нулевого уровня, компаратор 2 скачком перейдет в состояние с высоким уровнем на выходе, Передним фронтом этого импульса пере1667215 ключится трипер 5, который переключит триггер 6, а тот, в свою очередь, включит питание электродвигателя 4. Одновременно высокий уровень на выходе компаратора

2 переведет модулятор 13 в состояние, при котором на его выходе будет "-"Uynp, а поступив на вход ключа 12 через логический элемент ИЛИ 10, приведет к его замыканию.

В результате этого на неинветирующий вход компаратора 2 поступит опорное напряжение, что зафиксирует в этом состоянии компаратор 2. Высокий уровень с инверсного выхода триггера 5 через логический элемент ИЛИ 11 поступит на вход установки интегратора 1 в нулевое состояние и остановит процесс интегрирования. В этом состоянии устройство будет находиться до тех пор, пока с датчика 3 скорости не поступит импульс. Передний фронт импульса с датчика 3 скорости, поступив на С-вход триггера 6, не приведет к изменению его состояния, т.к. на S-входе триггера 6 присутствует высокий уровень с инверсного выхода триггера 5. Одновременно этот импульс поступит на S-вход триггера 5 и переведет его в состояние с низким уровнем íà его инверсном выходе. Низкий уровень с инверсного выхода триггера 5 снимает запрет на интегрирование по одному из входов логического элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с входом установки интегратора 1 нулевое состояние, В момент окончания импульса сдатчика 3 скорости запрет на интегрирование снимается с второго входа логического элемента ИЛИ 11. В результате интегрирования напряжение на выходе интегратора 1 будет повышаться в соответствии с постоянной времени интегратора и величиной управляющего напряжения. В момент, когда напряжение на выходе интегратора 1 превысит уровень опорного напряжения, поступающего на неинвертирующий вход компаратора 2 через замкнутый ключ

12, компаратор перейдет в состояние с низким уровнем на выходе, Ключ 12 разомкнется, а модулятор 13 перейдет в состояние с

"+"Uynp на выходе. Напряжение на выходе интегратора 1 снизится. В момент, когда оно станет равно "0", компаратор 2 переключится в состояние с высоким уровнем на выходе. Снова переключится модулятор, замкнется ключ 12, а триггер 5 перейдет в состояние с высоким уровнем на ин версно л выходе. Высокий уровень с инверсного выхода триггера 5, поступив на вход триггера

6, подтвердит его состояние с высоким уровнем на выходе и включенное состояние электродвигателя, а через логический элемент ИЛИ 11, поступив на вход установки

55 интегратора в нулевое состояние, прекратит процесс интегрирования.

С приходом следующего импульса с датчика скорости 3 описанный процесс повторится. Так будет продолжаться до тех пор, пока скорость электродвигателя 4 не достигнет значения, соответствующего данному значению управляющего напряжения, следовательно, время с момента окончания импульса датчика 3 скорости до прихода переднего фронта будет больше времени цикла интегрирования, 3а цикл интегрирования принимается процесс увеличения напряжения на выходе интегратора 1 от значения, бывшего в момент окончания сигнала установки интегратора в нулевое состояние, до опорного и далее снижение его до нуля.

С момента, когда скорость электродвигателя достигнет значения, соответствующего данному значению управляющего напряжения, устройство будет работать следующим образом.

Если и.лпульс с датчика 3 скорости поступит раньше, чем напряжение на выходе интегратора 1 достигнет О, то, воздействуя на С-вход триггера 6, он установит его в состояние с низким уровнем на выходе, что приведет к отключению электродвигателя 4.

Одновременно импульс поступит на S-вход триггера 5 и в течение своего действия наложит запрет на переход триггера 5 в состояние с высоким уровнем на его инверсном выходе. Кроме того, этот импульс через логический элемент ИЛИ 11 установит интегратор 1 в нулевое состояние, а через логический элемент 10 замкнег ключ 12, что приведет компаратор 2 в состояние с высоким уровнем на выходе. На фронт импульса с выхода компаратора 2, поступив на С-вход триггера 5, не приведет к изменеию его состояния, т,к. на его S-входе присутствует импульс с выхода датчика 3 скорости. По окончании импульса с датчика 3 скорости произойдет цикл инте-рирования с той лишь разницей, что питание на электродвигатель на поступает. Если к окончанию цикла интегрирования импульс с датчика скорости придет раньше, чем компаратор 2 переключится в состояние с высоким уровнем на выходе, то снова электродвигатель будет отключен.

Из сказанного видно, что состояние триггера 6, а следовательно, состояние эле,тродвигателя зависит от того, фронт какого из импульсов придет раньше: с датчика

3 скорости, на С-вход триггера 6 — отключенное состояние, или с выхода компараторэ 2 на С-вход триггера 5 — включенное состояние, При отключенном питании электродви1667215 гателя скорость вращения уменьшается, интервал между импульсами датчика 3 скорости увеличивается, следовательно, наступит момент, когда фронт импульса с компаратора 2, свидетельствующий об окончании цик- 5 ла интегрирования, придет раньше, чем фронт импульса с датчика 3 скорости, что приведет к включению электродвигателя. И наоборот, при включенном электродвигателе и неизменном управляющем напряжении 1О наступит такой момент, когда скорость двигателя достигнет такой величины, что импульс с датчика 3 скорости придет раньше, чем закончится цикл интегрирования, что приведет к отключению электродвигателя. 15

Таким образом, меняя в широких пределах упрвляющее напряжение, изменяют скорость электродвигателя, Применение резистора 14, включенного последовательно с конденсатором в цепи 20 обратной связи интегратора 1, позволяет. сделать зависимость скорости двигателя от напряжения управления строго линейной.

Введение в устройство модулятора 13 и организации цикла интегрирования из двух 25 фаз, при которых напряжение на выходе интегратора 1 сначала повышается до уровня опорного, а затем снижается да нуля, позволило снизить погрешность регулирования скорости, вызываемую напряжением 30 смещения нуля операционных усилителей до величин второго порядка малости.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования скорости электродвигателя, содержащее после- 35 довательно соединенные интегратор и компаратор, импульсный датчик скорости, первый и второй триггеры, источник опорного напряжения. соединенный выходом с входом источника управлюощего напряжения, при этом выход второго триггера является выходом устройс ) ва и предназначен для подключения к управляющему входу коммутатора цепей пм1ания электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежнос1и, в нега введены модулятор, два логических элемента ИЛИ и ключ в цепи неинвертирующего входа кампаратора, второй вывод которого соединен с выходом источника опорного напряжения, при этом выход источника управляющего напряжения соединен с информационным входом модулятора, выход которого подключон к информационному входу интегратора, а выход компаратора соединен с управляющим входом модулятора, С-входом первого триггера и первым входом первого логического элемента ИЛИ, к второму входу которога гн.дключен выход импульсного датчика скор!cTli, соединенный с S-входом первого три .гера, С-входом второго триггера и первым входам второго логического элемента ИЛИ, вгорои вход которого соединен с иl свереныM выходом пpр вага триггера, соединенным с С-входом второго триггера, выход первого лагическаго элемента ИЛИ соединен с управляющим входом ключа, выход второго логического элемента ИЛИ соединен с входом установки интегратора, 0-входы и R-входы обоих триггеров соединены с общей шиной устройства.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что в цени обратной связи интегратора последовательно с конденсатором включен резистор.

1667215

Составитель Т. Рожкова

Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Редактор M. Циткина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2532 Тираж 350 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5