Регулятор скорости вращения для микроэлектродвигателя постоянного тока

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53) УДК 62 .316., ,78,5(088.8) во денем нзобретеннй н открытий(72) Авторы изобретения В, О. Вяземский и С, Н. Данили Ленинградский ордена Ленина электротехническ им. В. И. Ленина (Ульянова)(54) РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО Т ГеоУдорственный комнтет (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 элект- тв родвигатель 1). Известный регулятор не обладает способностью сохранять режим стабилизации при большом изменении момента нагрузки на валу двигателя в широком диапазоне. скоростей.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 формирования 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 преобразование 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 пу 884062тем соответствующего изменения действующего значения питающего электродвигательнапряжения за счет изменения скважнос ти импульсов 2.Недостатком регулятора является узкийдиапазон стабилизируемых скоростей. На,пример, если на нижней границе диапазонастабилизации номинальная скважность рав.на 10 (больше выбирать нецелесообразнопо причине существенного возрастания требований к стабильности периода импульсовдатчика), то верхняя граница диапазонаможет превышать нижнюю не более чем в10 раз, при этом допустимый диапазон моментов нагрузки на вал (динамический диапазон) будет крайне узок ввиду невозможности дальнейшего уменьшения скважности.Целью изобретения является расширениедиапазона регулируемых скоростей.Поставленная цель достигается тем, чтов известный регулятор скорости вращениямикроэлектродвигателя прстоянного тока дополнительно введены делитель частоты, схема совпадения И, три переключателя, диоди конденсатор, причем выход импульсногодатчика скорости вращения соединен совходом первого переключателя, первыйвыход которого соединен со входом делителя частоты, а второй - со входом преобразователя частота-напряжение и первымвыходом делителя частоты, второй выходделителя частоты соединен с, первым входом второго переключателя, выход которого соединен с одним иэ входов схемы совпадения И, другой вход схемы совпадения Исоединен с выходом порогового устройстваи вторым входом второго переключателя,выход схемы совпадений И связан со входом усилителя мощности, выход которогосоединен с первым входом третьего переключателя, второй вход третьего переключателя через диод соединен с источникомпитания усилителя мощности, а через конденсатор - с выходом усилителя мощности,выход третьего переключателя соединен сэлектродвигателем.На фиг.,1 приведена блок-схема регулятора скорости,Регулятор содержит импульсный датчик1, первый переключатель 2, преобразователь частота-напряжение 3 и пороговоеустройство 4, составляющие преобразователь частота-скважность 5, делитель частоты 6, схему совпадения И 7, усилительмощности 8, конденсатор 9, диод 10, второй 11 и третий 2 переключатели, электродвигатель 13.Устройство работает следующим образом,В режиме малой скорости, т. е. скоростипорядка единиц оборотов в сек, благодарясоответствующему положению переключателей 2, 11 и 12 соединены последовательно друг с другом датчик 1, преобразователь 5схема И 7, усилитель мощности 8 и двига 50 И Переход к режиму большой скорости осу ществляется одновременным изменением положения всех трех переключателей 2, 1 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 1 и преобразователем 5 подключается делитель частоты 6, инвертирующий 5выход 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 1 в и с источником питания (полюсом + Ео)через диод 10.На фиг. 2 и фиг. 3 приведены диаграммынапряжений в различных точках схемы соответственно для режима малой и большой скорости.Предположим, что реализуется первыйиз этих режимов. Сигнал импульсного датчика 1 с частотой, пропорциональной скорос.ти вращения ротора электродвигателя (фиЬ 2 а, в), поступает через переключа О тель 2 на преобразователь частота-напряжение 3, Здесь формируется постоянное напряжение, пропорциональное частоте входного сигнала, модулированное пилообразным напряжением с частотой этого сигнала (фиг. 2 с), В момент достижения суммарным 25 напряжением порога срабатывания ) нафиг. 2 с) порогового устройства 4 на выходе этого устройства формируются импульсы со скважиостью, пропорциональной частоте поступающего сигнала (фиг, 2 с и фиг. 2 д,1, д).Таким образом, стабилизация скоростивращения 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 1.Полный динамический диапазон регули рования определяется отношением размахапилообразного напряжения к значению напряжения порога .1 фиг. 2 с). Вне этого диапазона цепь авторегулирования разомкнута и на двигатель подается либо нулевое, либо полное напряжение питания Еохождение через эту схему меандра напряжения с делителя частоты 6 (фиг. 3 е) через переключатель 11 на вход усилителя мощности 8. Усиленный сигнал через схему привязки нижнего уровня (конденсатор 9 и диод 10) и переключатель 2 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 Е, с постоянной составляющей меандра, равной 0,5 1. Предлагаемое устройство обеспечивает стабилизацию скоростей вращения электродвигателя; различающихся более чем в сто раз в широком диапазоне нагрузок на валу при фиксированном напряжении источника питания. формула изобретенияРегулятор скорости вращения для микроэлектродвигателя постоянного тока, содержащий последовательно соединенные им 5пульсныи датчик скорости вращения, пре-,образователь частота-напряжение, пороговое устройство, усилитель мощности, к выходу которого подключен электродвигатель,отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулнрования, в него дополнительно введены делитель частоты, схема совпадений И, три переключателя, диоди конденсатор, причем выход импульсногодатчика скорости вращения соединен совходом первого переключателя, первыйвыход которого соединен со входом делителя частоты, а второй - со входом пре.образователя частота-напряжение и первымвыходом делителя частоты, второй выход делителя частоты соединен с первым входомвторого переключателя, выход которого сое.динен с одним из входов схемы совпаденийИ, другой вход схемы совпадений И соеди-нен с выходом порогового устройства и вторым входом второго переключателя, выходсхемы. совпадений И соединен со входомл усилителя мощности, выход которого под.ключен к первому входу третьего переключателя, второй вход третьего переключателя через диод соединен с источникомпитания усилителя мощности, а через конденсатор - с выходом усилителя мощности,зо выход третьего переключателя соединен сэлектродвигателем,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Микроэлектродвигатели для системавтоматики. Под ред. Лодочннкова Э, А.и Юферова Ф. М. М., Энергия, 1969,с. 272.2. ЗаявкафРГ2166360, кл. Н 02 р 5/161976.884062 фиг. 2 Составитель В. ПоспеловТехред А, Бойкас КорТираж УЭЗ Подарственного комитета СССРизобретенийн -открытийЖ - 35, Раушская наб., д. 4/5т, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ректор Л, Бокшандписиое Редактор Н. Гунько