Устройство для передачи углового перемещения

 

САНИЕ

Союз Соеетскнх

Соаналнстнческнх

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.12.78 (21) 2703149/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (51) М. Кл.

G 08С 19/38

Государственный комнтет

СССР (53) УДК 621.398 (088.8) ло делам изобретений и открытнй (72) Авторы изобретения

В. В. Иванов, Е. А. Иванов и В. С. Комиссаров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ УГЛОВОГО

11 ЕР ЕМЕЩЕН ИЯ

ИЗобретЕние относ1ттся К области импульсйой счетно-решающей техники, ди станционйог0 автоматического контроля и управления и мОжет быть использовано в системах, где требуется большой срок 5 службы, повышенная надежность и ограниченное потреблений энергии.

Известно устройство для передачи угла, содержащее датчик углового перемещения (датчик импульсов или мноГофазного Hà- 10 пряжения), линию связи, усилительно-пре образовательйуто часть И прйемнйк (исполййтельный двигатель) (1).

Недостатком этого" устройства .является малая йадежностb; обусловленная наличием 15 скользттщих контактов в датчике импульсов, Наиболее близким техническим решени- ем является уст ройство для передачи угла, содефкащее " датЧиК" утм1тульсов ; "соединен- ный со входами блока преобразования с ди- 20 одами; выхОды "котоporo соединены со входами усиЛителя, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входу испоЛнй ГельйоГо двигателя, выполненного трехфазйым синхронным с фазны- 25 ми обмотками, источник йитанйя, один выход которого соединен с третьим входом исполнительного двигателя (2).

Недостатком устройства является малый срок его службы из-за необходимости постоянного йключенйя под напряжение исполнительного трехфазного синхронного двигатеЛя при нулевой частоте вращения вала датчика, т. е. в режиме согласования, В результате двигатель постоянно нагревается, что сйижает cpok службы его обмоток и подшйпниковбго узла. Постоянный нагрев двигателя, кроме ненужного расхода энергии, исключает возможность форсированного режима его работы, когда в режиме кратковременного включения за счет повышенного напряжения на его обмотках удается увеличить момент на валу двигателя и

2 — 3 раза по сравнению с моментом, развиваемым при постоянном вкЛючении:

Целью изобретения является повышейие надежности и увеличение "динамического диапазона устройства.

Эта цель достигается тем; что в устройстве для передачи угла в блок преобразования введен дифференциальный трансформатор, вторнчйая обмотка которого подключена ко входам блока преобразования, начальный, конечный выводы через диоды и средняя точка втбричной обмотки непосредственно соединены с выходами блока преобразования, параллельно которым подключены RC-цепи, в исполнительный двигатель введены постоянные магниты, в качестве одной из фаз, усилитель выполнен двух777662 тактным на транзисторах, эмиттеры которых соединены с третьим выходом усилителя, который соединен с другим выходом источника питания.

На фиг. 1 изображена схема устройства для передачи угла; на фиг. 2 — диаграмма работы дифференциального трансформатора.

Устройство состоит из исполнительного двигателя 1, усилителя 2, блока преобразования 3 и датчика импульсов 4. Фазы 5 двигателя 1 представляют собой катушки, уложенные в пазы статора, одна из фаз двигателя выполнена в виде постоянных магнитов 6. Ротор 7 двигателя — явнополюсный с шириной полюсной дуги, равной половине полюсного деления, Двигатель подключен к источнику 8 питания постоянного тока через усилитель, выполненный по двухтактной схеме с общим эмиттером. При этом две фазы обмотки двигателя подключены соответственно к двум выходам усилителя, а общая точка обмотки — к отрицательной клемме источника питания.

Усилитель 2 условно изображен в виде двух транзисторов 9. Включение обмоток двигателя 1 через каналы усилителя 2 осуществляется с помощью блока преобразования 3, который состоит из двух RC-цепей

10, двух диодов 11 и дифференциального трансформатора 12. Датчик импульсов 4 представляет собой индукторный генератор прямоугольных импульсов с возбуждением от постоянных магнитов. Полярность импульсов датчика импульсов изменяется с изменением направления вращения его вала.

При неподвижном вале датчика 4 ток от источника 8 постоянного тока не проходит по фазам 5 обмотки двигателя 1. Полюса ротора 7 исполнительного двигателя совпадают с полюсами статора, образованными постоянными магнитами 6.

При вращении вала датчика 4 на первичную обмотку трансформатора 12 поступают прямоугольные импульсы 13 (16) постоянной полярности. При прохождении прямоугольного импульса 13, 16 (фиг. 2) по первичной обмотке трансформатора 12 на его вторичной обмотке появляется сигнал в виде напряжения 14, 15: состоящий из двух полуволн разной полярности (трансформатор продифференцирует входной сигнал).

При одной полярности входного напряжения (фиг. 2,а) во вторичном напряжении первая во времени полуволна будет положительной, а вторая — отрицательной.

Положительная полуволна вторичного напряжения 14 откроет левый диод 11 и зарядит конденсатор левой RC-цепи 10. В результате на вход усилителя 2 на левый транзистор 9 поступит отпирающий сигнал и по фазе двигателя, расположенной против часовой стрелки от магнита, потечет ток.

Ротор 7 исполнительного двигателя 1 под5

65 тянется серединой своего полюса под эту фазу, так как момент от взаимодействия ротора 7 и магнитного поля этой фазы превысит момент от взаимодействия ротора с магнитным полем постоянных 6 магнитов.

Ротор 7 повернется на треть своего полюсного деления (60 эл ектр. гр ад. ), Отрицательная полуволна вторичного напряжения 14 откроет правый диод 11 и зарядит конденсатор правой ЯС-цепи 10. В результате на вход усилителя 2 поступит отпирающий сигнал н по второй фазе двигателя пройдет ток. Ротор 7 исполнительного двигателя подтянется своим полюсом под эту фазу, повернувшись в эту же сторону на 60 электр. град. После окончания импульса 14 усилитель будет закрыт, фазы двигателя окажутся обесточенными и ротор

7 исполнительного двигателя подтянется своими полюсами под фазу, образованную постоянными магнитами 6, повернувшись против часовой стрелки еще на 60 электр. град.

Таким образом, при подаче с датчика импульсов 4 одного положительного импульса ротор 7 двигателя сделает шаг, равный полюсному делению против часовой стрелки, в данном случае на 180 угловых град.

При смене полярности импульса датчика импульсов (фиг. 2,б), связанной с изменением направления вращения, первая во времени полуволна напряжения 15 вторичной обмотки трансформатора 12 будет отрицательной, а вторая — положительной. В результате ток вначале пройдет по фазе двигателя, расположенной по часовой стрелке от постоянных магнитов, а потом (во вторую полуволну) — по следующей фазе. По окончании импульсов ротор 7 исполнительного двигателя совершит шаг по часовой стрелке, подтянувшись под фазу, образованную постоянными магнитами.

Таким образом, одному импульсу датчику импульсов соответствует один шаг исполнительного двигателя, а направлеиие вращения зависит от знака импульса. Для того, чтобы исключить подтягивание ротора под фазу, образованную постоянными магнитами, в момент времени, когда ротор повернулся под первую из двух поочередно включаемых фаз, а ток в ней упал до нуля, т. е. в момент переключения фаз, с помощью RC-цепей происходит задержка отключения первой фазы, пока ток второй фазы достигает необходимой величины.

Так как момент притяжения под фазу с током значительно больше момента притяжения под фазу с постоянными магнитами, то после разрыва тока в первой фазе ротор подтянется под вторую фазу.

Отключение двигателя от источника питания в режиме согласования увеличивает срок службы системы передачи угла до

20000 ч по сравнению 10000 ч у прототипа.

Уменьшение вдвое числа проводов связи и

777662 упрощение схемы соединений за счет уменьшения элементов и соединений примерно в

5 раз повысит надежность системы передачи угла. Возможность форсированного режима двигателя приводит к снижению его габаритов примерно в 1,5 раза.

При малой частоте импульсов устройство позволяет значительно снизить потребление энергии по сравнению с известными устройствами. 10

Формула изобретения

Устройство для передачи углового перемещения, содержащее датчик импульсов, 15 соединенный со входами блока преобразования с диодами, выходы которого соединены со входами усилителя, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам исполнительного двигателя, выполненного трехфазным синхронным с фазными обмотками, источник питания, один выход которого соединен с третьим входом исполнительного двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и увеличения динамического диапазона устройства, в блок преобразования введен дифференциальный трансформатор, вторичная обмотка которого подключена ко входам блока преобразования, начальный, конечный выводы через диоды и средняя точка вторичной обмотки непосредственно соединены с выходами блока преобразования, параллельно которым подключены RC-цепи, в исполнительный двигатель введены постоянные магниты в качестве одной из фаз, усилитель выполнен двухтактным на транзисторах, эмиттеры которых соединены с третьим выходом усилителя, который соединен с другим выходом источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ниликин М. Г. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Москва, «Энергия», 1971, с. 9.

2. Авторское свидетельство СССР № 559263, кл. G 08С 19/38, 1976 (прототип).