Устройство для передачи углового перемещения

САНИЕ Сова Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. сви о 22.12.78 (21) 2703149/18-2 2) Заяв 1) М К, зб 08 С 19,Г 38 с присоединением заявкиудврстеенный комите СССР3) Опуб нь41 ковано 07,11.80, Бюлле ло делам изобретен крытий 5) Дата опубликования описа 07.11.80 72) Авторы изобретения Иванов, Е, А, Иванов и В. С. Комиссаров(71) Заявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ УГЛОВО 11 ЕР ЕМЕЩЕН ЙЯИЗобретЕние отной 1 ГСя "К области импульсйОй счетно-решающей техники, дй- станционнОгОавтоматического контроля и управления и мОжет быть использовано в системах, где требуется большой срок 5 службы, повышенная надежностьи ограниченное потребление энергии.Известно устройство для передачи угла, содержащее датчик углового перемещения (датчик импульсов или многофазного на О пряжеиия), линию связи, усилительно-пре- образователЬНутО Часть и Прйемнйк (исполнительный двигатель) 1.Недостагком этого" устройства .является малая надежность; обусловленная наличием 15 скользящих контактов в датчике импульсов,Наиболее близким техническим решени- ем является устройство для передачи угла, содерЖащее " датЧиК" йм 1 тульсов; "соединен- ный со входами блока преобразования с ди одами; выхОды "которогосоединены со входами усиЛИтЕЛя, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входу испоЛнИ Гельйогодвигателя, выполненного трехфазным синхронным с фазны 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 включения под напряжение исполнительного трехфазного синхронного двигатеЛя при нулевой частоте вращения вала датчика, т. е. в режиме согласования, В результате двигатель постоянно нагревается, что сййжает сроК службы его обмоток и подшипниковОго 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 в 2 - 3 раза по сравнению с моментом, развиваемым при постоЯниоМ вкЛючеНни:Целью изобретения является повышение надежности и увеличение "динамического диапазона устройства.Эта цель достигается тем; что в устройстве для передачи угла в блок преобразования введен дифференциальный трансформатор, вторичная обмотка которого подключена ко входам блока преобразования, начальный, конечный выводы через диоды и средняя точка втбричной обмотки непосредственно сбединены с выходами блока преобразования, параллельно которым подключены ЯС-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.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 РС-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 ЯС-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 под 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 электр. град,),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 йС-цепей происходит задержка отключения первой фазы, пока ток второйфазы 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 иупрощение 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 5 габаритов примерно в 1,5 раза,При малой частоте импульсов устройство позволяет значительно снизить потребление энергии по сравнению с известными устройствами, 1 ОФормула изобретенияУстройство 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 дви гателя, выполненного трехфазным синхронным с фазными обмотками, источник питания, один выход которого соединен с третьим входом исполнительного двигателя, отличающееся 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 РС-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 электро- привод с шаговыми двигателями. Москва, Энергия, 1971, с. 9.2. Авторское свидетельство СССР559263, кл, 6 08 С 19/38, 1976 (прототип).