Регулятор скорости вращения для микроэлектродвигателя постоянного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 16.07.80 (21) 2797580/24-07 (5I) М. Кл.в е присоединением заявки №вЂ”

Н02 Р5/16

Опубликовано 23.11.81. Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 23.11.81 (53) УДК 62! .316., .718.5 (088.8) по денвм нзвбретеннй

Н OTKPhlTHH (72) Авторы изобретения

В. О. Вяземский и С. Н. Данилин

Ленинградский ордена Ленина электротехническ им. В. И. Ленина (Ульянова) (7!) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ГевУдврственный квмнтвт (23) Приоритет—

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электропроигрывающих устройствах, лентопротяжных механизмах устройств магнитной записи и устройствах программного управления.

Известен регулятор скорости микродвигателя постоянного тока, в котором в качестве сигнала обратной связи используется сигнал импульсного датчика, преобразуемый при помощи преобразователя частота-скважность в сигнал управления усилителем мощности, нагруженным на электродвигатель Il) Известный регулятор не обладает способностью сохранять режим стабилизации при большом изменении момента нагрузки на валу двигателя в широком диапазонескоростей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор скорости вращения для микроэлектродвигателя постоянного тока, содержащий последовательно соединенные импульсный датчик скорости вращения, преобразователь частота-напряжение, пороговое устройство, усилитель мощности, к выходу которого подключен электродвигатель.

Преобразователь частота-напряжение представляет собой устройство формиро. вания пилообразного напряжения, наложенного на постоянное. Последнее изменяется пропорционально частоте сигнала импульсного датчика и, соответственно, скорости вращения ротора электродвигателя. Это суммарное напряжение поступает на пороговое устройство, где реализуется преоб-! в разование напряжение-скважность. Выходные импульсы порогового устройства управляют усилителем мощности. До момента достижения суммарным напряжением порога срабатывания порогового устройства, что имеет место например при разгоне электродвигателя, к двигателю через усилитель мощности подводится напряжение источника питания. При превышении указанного порога начинают формироваться импульсы со скважностью пропорциональной скорости вращения электродвигателя. Таким образом, стабилизация скорости вращения ротора электродвигателя при изменении момента нагрузки на валу происходит nv884062 тем соответствующего изменения действующего значения питающего электродвигатель напряжения за счет изменения скважнос ти импульсов (2).

Недостатком регулятора является узкий диапазон стабилизируемых скоростей. На ,пример, если на нижней границе диапазона стабилизации номинальная скважность равна 10 (больше выбирать нецелесообразно по причине существенного возрастания требований к стабильности периода импульсов датчика), то верхняя граница диапазона может превышать нижнюю не более чем в

10 раз, при этом допустимый диапазон моментов нагрузки на вал (динамический диа-. пазон) будет крайне узок ввиду невозможности дальнейшего уменьшения скважности.

Целью изобретения является расширение диапазона регулируемых скоростей.

Поставленная цель достигается тем, что в известный регулятор скорости вращения микроэлектродвигателя прстоянного тока дополнительно введены делитель частоты, схема совпадения И, три переключателя, диод и конденсатор, причем выход импульсного датчика скорости вращения соединен со входом первого переключателя, первый выход которого соединен со входом делителя частоты, а второй — со входом преобразователя частота-напряжение и первым выходом делителя частоты, второй выход делителя частоты соединен с. первым входом второго переключателя, выход которого соединен с одним иэ входов схемы совпадения И, другой вход схемы совпадения И соединен с выходом порогового устройства и вторым входом второго переключателя, выход схемы совпадений И связан со входом усилителя мощности, выход которого соединен с первым входом третьего переключателя, второй вход третьего переключателя через диод соединен с источником питания усилителя мощности, а через конденсатор — с выходом усилителя мощности, выход третьего переключателя соединен с электродвигателем.

На фиг., l приведена блок-схема регулятора скорости.

Регулятор содержит импульсный датчик

l, первый переключатель 2, преобразователь частота-напряжение 3 и пороговое устройство 4, составляющие преобразователь частота-скважность 5, делитель частоты 6, схему совпадения И 7, усилитель мощности 8, конденсатор 9, диод 10, второй ll и третий )2 переключатели, электрод ви га тел ь 13.

Устройство работает следующим образом.

В режиме малой скорости, т. е. скорости порядка единиц оборотов в сек, благодаря соответствующему положению переключателей 2, 11 и 12 соединены последовательно друг с другом датчик 1, преобразователь 5 схема И 7, усилитель мощности 8 и двига50

Переход к режиму большой скорости осу ществляется одновременным изменением положения всех трех переключателей 2, l l и 12, после чего начинается процесс разгона двигателя. В начале разгона частота импульсов на входе преобразователя 5 резко уменьшается, так как между его входом и выходом датчика 1 теперь подключен делитель частоты 6 с коэффициентом деления К.

Вследствие этого срабатывание порогового устройства 4 прекращается и на его выходе (точка д) устанавливается постоянный положительный потенциал, который поступает на вход схемы И 7, что обеспечивает протель 13. В режиме большой скорости, т. е. скорости порядка ста оборотов в сек, между датчиком I и преобразователем 5 подключается делитель частоты 6, инвертирующий

5 выход которого, подсоединяется эа счет изменения положения переключателя 11 ко второму входу схемы И 7. Переключатель 12 также изменяет свое положение и теперь электродвигатель 13 соединен с выходом усилителя 8 через конденсатор 9 о и с источником питания (полюсом + E ) через диод 10.

На фиг. 2 и фиг. 3 приведены диаграммы напряжений в различных точках схемы соответственно для режима малой и большой скорости.

Предположим, что реализуется первый из этих режимов. Сигнал импульсного датчика 1 с частотой, пропорциональной скорости вращения ротора электродвигателя (фи 2 а, в), поступает через переключа2О тель 2 на преобразователь частота-напряжение 3, Здесь формируется постоянное напряжение, пропорциональное частоте входного сигнала, модулированное пилообразным напряжением с частотой этого сигнала (фиг. 2 c) В момент достижения суммарным

2s напряжением порога срабатывания ((J„ на фиг. 2 с) порогового устройства 4 на выходе этого устройства формируются импульсы со скважиостью, пропорциональной частоте поступающего сигнала (фиг. 2 с и фиг. 2 А f, К).

Таким образом, стабилизация скорости вращения электродвигателя в режиме малой скорости происходит путем соответствующего изменения действующего значения напряжения, питающего двигатель, от иаЗ пряжения, соответствующего холостому ходу, до напряжения, близкого к напряжению источника питания, за счет изменения скважности импульсов от некоторого начального значения до l.

Полный динамический диапазон регули4о рования определяется отношением размаха пилообразного напряжения к значению напряжения порога ((.1„фиг. 2 с). Вне этого диапазона цепь авторегулирования разомкнута и на двигатель подается либо нулевое, 4 либо полное напряжение питания Ео

884062

Формула изобретения

+Ep хождение через эту схему меандра напряжения с делителя частоты 6 (фиг. 3 е) через переключатель l l на вход усилителя мощности 8. Усиленный сигнал через схему привязки нижнего уровня (конденсатор

9 и диод 10) и переключатель 12 прикладывается к двигателю (фиг. 3, пунктир), обеспечивая ускоренный разгон эа счет совместного действия напряжения источника питания Е и импульсного сигнала с выхода усилителя мощности.

После того, как скорость двигателя приблизится к номинальному значению, которое (с небольшим отклонением) в К раэ превосходит соответствующее значение в режиме малой скорости, напряжение на выходе преобразователя 5 вновь приобретает импульсный характер, так как частота на его входе приближается к значению частоты, датчика в режиме малой скорости.

Когда в конце разгона длительность Т этих импульсов станет меньше половины периода меандра, длительность сигнала на выходе схемы И 7 и усилителя 8 будет целиком определяться величиной Т, что обеспечит замыкание цепи авторегулирования (фиг. 3 сплошная линия).

Динамический диапазон регулирования в режиме большой скорости равен отношению половинного размаха пилообразного напряжения к напряжению порога; вне этого диапазона на двигатель будет подаваться либо напряжение источника питания Ер либо напряжение 1,5 Ео, полученное путем сложения 1 с постоянной составляющей меандра, равной 0,5 Ep.

Предлагаемое устройство обеспечивает стабилизацию скоростей вращения электродвигателя; различающихся более чем в сто раз в широком диапазоне нагрузок на валу при фиксированном напряжении источника питания.

Регулятор скорости вращения для микро электродвигателя постоянного тока, содержащий последовательно соединенные им5 пульсныи датчик скорости вращения, пре-, образователь частота-напряжение, пороговое устройство, усилитель мощности, к выходу которого подключен электродвигатель, отличающийся тем, что, с целью расширео ния диапазона регулнрования, в него дополнительно введены делитель частоты, схема совпадений И, три переключателя, диод и конденсатор, причем выход импульсного датчика скорости вращения соединен со входом первого переключателя, первый 5 выход которого соединен со входом делителя частоты, а второй — со входом преобразователя частота-напряжение и первым выходом делителя частоты, второй выход делителя частоты соединен с первым входом второго переключателя, выход которого соединен с одним из входов схемы совпадений

И, другой вход схемы совпадений И соеди- нен с выходом порогового устройства и вторым входом второго переключателя, выход схемы. совпадений И соединен со входом

zs усилителя мощности, выход которого под. ключен к первому входу третьего переключателя, второй вход третьего переключателя через диод соединен с источником питания усилителя мощности, а через конденсатор — с выходом усилителя мощности, зо выход третьего переключателя соединен с электродвигателем, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I . .Микроэлектродвигатели для систем автоматики. Под ред. Лодочннкова Э. А. и Юферова Ф. М. М., «Энергия», 1969, с. 272.

2. Заявка ФРГ № 2166360, кл. Н 02 р 5/16

1976.

884062 фиг. Z

Составитель В. Поспелов

Редактор Н. Гунько Техред А. Бойкас Корректор Л. Бокшан.Заказ 10250/81 Тираж УЭЗ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений . н -открытий

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

Филиал ПГ1П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4