Устройство для определения статического момента однофазного магнитоэлектрического шагового двигателя

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕО 1 ИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(11) Ордена Ленина 1-й Московскийчасовой завод им.С М.Кирова, орденаТрудового Красного Знамени и орденаОктябрьской Революции 2-й Московскийчасовой завод и Московский орденаЛенина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт(56) 1. Рубцов В,П. и др. Системыс силовыми щаговыми двигателями дляметаллургической промышленности, М.,"Энергия", 1967, с.70-73,2, Дискретный электропривод сшаговыми двигателями. Под ред.М.Г,Чиликина. М., "Энергия.", 1911,с.563.(54)(51) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСТАТИЧЕСКОГО МОМЕНТА ОДНОФАЗНОГОМАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО 1 ЦАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее генератор такто- в За) Н 02 Р 8/00, С Ц 1 1, 3/10 вых импульсов, триггер, ключ, счетчик и регистрирующий прибор, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что,с целью повыЪ шения точности определения момента, введены генератор установочного импульса, цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель и блок сравнения с входом задания, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя соединенному также с регистрирующим прибором и через обмотку двигателя - с инвертирующим входом этого же усиА. лителя, подключенным к выходам цифроаналогового преобразователя и генератора установочного импульса, свя- Е занного своим выходом с одним входом триггера, подключенного, вторым входом к выходу блока сравнения, а выходом - к управляющему входу ключа, соединенного сигнальным входом с выходом генератора тактовых импульсов, а выходом - со счетным входом счетчика, связанного разрядными выходами с входами цифроаналогового преобразователя.1091296 40 50 Изобретение относится к электротехнике, а именно к измерению параметров шаговых двигателей.Известно устройство для определения статического момента шаговогодвигателя, содержащее блок управления двигателем, нагрузочное и измерительные устройства Г 1 3.Недостатком устройства являетсясложность, обусловленная наличием, 10нагрузочных устройств, что не позволяет испольэовать его для измерения малых значений моментов,например в однофазных щаговых двигателях часовых механизмов. 15Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для определения статического момента однофазного магнитоэлектрического шагового двигателя, 20содержащее генератор тактовых импульсов, триггер, ключ, счетчик ирегистрирующий прибор 2 ,Недостатком указанного устройстваявляется необходимость в примененииспециальных датчиков, устанавливаемыхна валу двигателя, что снижает точность определения момента, а привстроенном в механизм двигателе непозволяет измерить его параметры. 30 Цель изобретения - повышение точности определения момента.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения статического момента однофазного магнитоэлектрического шагового двигателя, содержащее генератор тактовых импульсов, триггер, ключ, счетчик и регистрипующий прибор, введены генератор устаноночного импульса, цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель и блок срав-, нения с входом задания, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя, соединенному также с регистрирующим прибором и через обмотку двигателя - с инвертирующим входом этого же усилителя, подключенным к выходам цифроаналогового преобразователя и генератора установочного, импульса, связанного своим выходом с одним .входом триггера, подключенного вторым входом к выходу блока сравнения, а выходом - к управляющему входу ключа, соединенного сигнальным входом с выходом генераторй тактовых импульсов, авыходом - со счетным входом счетчика, связанного разрядными выходами с входами цифроаналогового преобразователя.На фиг.1 приведена функциональнаясхема устройства; на фиг,2 - угловыехарактеристики моментов двигателя;на фиг,3 - временная диаграмма токав обмотке двигателя; на фиг.4 - временная диаграмма напряжения на обмотке двигателя; на фиг.5 - графикзависимости амплитуды статическогомомента от напряжения на обмоткеуправления.Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, ключ 2,счетчик 3, цифро-аналоговый п 11 еобразователь 4, генератор 5 установочного импульса, регистрирующий прибор 6 (например, цифровой вольтметр), резисторь 7 и 8, операционныйусилитель 9, блок О сравнения,конденсатор 11, КЯ-триггер 12. Обмотка управления шагового двигателя13 связывает выход операционногоусилителя 9 с его инвертирующимвходом,Выход генератора тактовых импульсов через ключ 2 соединен со счетным входом счетчика 3, выходы которогоподключены к входам цифроаналоговогопреобразователя 4, Выход цифроаналогового преобразователя 4 соединенчерез резистор 7 с инвертирующим входом операционного усилителя 9,неинвертирующий вход которого соединенс землей, а выход подключен к регистрирующему прибору 6, через конденсатор 11 - к одному иэ входов блока10 сравнения и к собственному инвертирующему входу через обмотку шагового двигателя 13, причем на второйвход блока 10 сравнения подается пороговое напряжение 1, а выход соединен с входом К триггера 12. ВходБ триггера 2 подключен к выходугенератора установочного импульса5 и через резистор 8 к инвертирующему входу операционного усилителя9, а выход триггера 12 подключенк управляющему входу ключа 2. Устройство работает следующим образом,При поступлении отрицательного импульса с генератора установочного импульса ротор шагового двигателя занимает определенное положение устойчивого равновесия, определяемое точкой 14 на фиг,2. Это угло 3 10912 вое положение ротора обеспечивается действием фиксирующего момента М 1 (кривая 15). По окончании действия импульса (фиг.З и 4) ротор останавливается, после чего через обмотку пропускают увеличивающийся во времени ток обратной по отношению к установочному импульсу полярности. По мере увеличения тока электромагнитный момент Ирастет (кривые 16-18), 10 а ротор изменяет свое угловое положение (точки 14, 19 и 20 на фиг.2) под действием изменяющегося суммарного момента М- = М + М (кривыеЕ Э21 и 22). При достижении током некоторого значения Тс (фиг.З), при котором амплитуда электромагнитного мЬмента М Э становится равной ам" плитуде фиксирующего момента М, угловое положение ротора на суммарной моментной характеристике (кривая 23 на фиг.2) соответствует точке неустойчивого равновесия (точка 24). При незначительном дальнейшем увеличении тока ротор скач ком переходит в точку устойчивого равновесия (точка 25), при этом на обмотке наводится ЭДС вращения (фиг.4).Такой режим работы схемы (фиг,1) обеспечивается триггером 12,который при действии установочного импульса находится в состоянии, соответствующем разомкнутому ключу 2. После окончания импульса КЗ-триггер 12 ус"35 танавливается в такое состояние, когда ключ 2 замкнут.ймпулнсы с генератора1 тактовых импульсов проходят через замкнутый ключ 2 на счетчик 3,. заполнение которого вызывает40 появление на выходе цифроаналогового преобразователя и ступенчатого нарастающего напряжения (фиг.4). Пропорционально значению этого напряжения и сопротивлению резистора 7 через обмотку двигателя 13 протекает ток (фиг.З), При этом ротор медленно движется к угловому положению неустойчивого равновесия (точка 24 на фиг.2). Амплитуда пеРеменной составляющей напряжения на обмотке двигателя 13 не превышает при этом установленного порогового напряжения 0 П,так что на выходе пока 10 сравнения поддерживается неизменное напряжение. Процесс нарас 55 тания на обмотке двигателя 13 про 96 4должается до момента прохода ротором неустойчивого углового положения, после которого скорость движения ротора резко возрастает, что приводит к наведению значительной ЭДС вращения на обмотке двигателя 13. В этом случае амплитуда перемен ной составляющей напряжения превышает значение 0 . Блок 10 сравнения переводит триггер 12 в исходное состояние, ключ 2 размыкается и импульсы с,генератора 1 тактовых импульсов на счетчик 3 не поступают, и рост напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 4 прекращается. Цифровой вольтметр 6 измеряет напряжение на обмотке двигателя 13, соответствующее 0 (фиг.4 и 5).При известном максимальном значении фиксирующего момента Г 1 ф для случая ненасыщенной магнчтной системы (кривая 26 на фиг.5) максимальное значение электромагнитного момента Й (кривая 27 на фиг.2) при номинальном напряжении Уд питания двигателя определяется по формулегде Ч - угол сдвига между кривымификсирующего и электРомагнитного моментов (фиг.2)Аналогично определяется Мф при известном значении М З по формулеДля уменьшения влияния тренияв опорах ротора иа точность измерения двигатель помещают на вибростенд.Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точностьизмерения момента щаговых двигателейнапример для наручных часов, .иснизить трудоемкость процесса измерения путем исключения операции механической стыковки двигателя с измерительным устройством. Особо важное значение оно приобретает длядвигателей неблочной конструкции,lкоторые конструктивно объединены смеханическим редуктором аналоговыхчасов и функционирует только в сос.ставе иэделия, 10912961091296 ор С,Шекм П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Состав едактор С,10 ско ТехредЗаказ 3096/52 Тираж ВНИИПИ Государст по делам и 113035, Москва, Фиг. Хель З.ГорникМ,Кузьма Корре 67 Подписноенного комитета СССРбретений и открытий35, Раущская наб., д. 4/