Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя

с," 3 сОВГ.:ких С Я ИФ ИСИГ СКИХ )ч спув,ик., Ц 1667214 А 1 5)5 Н 02 Р 5,0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЪСТВ зации скоро в системах Цель изобре стаия Устро дв.-.нечик устанаолива.ОИЧ в сост ао ССГ.Р984,л ьс но ГСС5/Г) 6987ТА В ИЛ3 АЦИ ИЛ Е КТРОДВИГА мальнои и Вращения д соотношени име ст ениях требсчетчики не стройс)на. ми входами первого и гторого сум)лирую щих счетчиков 8,9, а вОрой выход с в-срым аходом элемента 2 ИЛИЕО. первый вход которого соединен с втор.м вьходом комгаратора 11.Первый выход компаратора 11 соединен с входом "Выбор направления счета" реверсивного счетчика 12, Первая и вторая группы входов компаратора 11 соединены соответственно с выходами первого и второго регистров 13, 14, информационные входы которых подключены к выходам соот. ветственно первого и второю суммирующих счетчиков 8,9, входы "Сброс" которых соединены с вторыми выходами соо ветственно первого и второго счетчиков имиульсоо 5,6, Входы "Разрешение счета суммируощих счетчиков 8,9 через инверторц 5, 16 подкгючены к третьим выходам и вход,вд "Разрешение счета" соотаетсгоуо)ц)х счетИзобретен ке и может бы эации частоты в системах авт Целью из ние быстродеи На фиг.1 схема предлагструктурная ШИМ,поаельно и и преобпа в часоасточы, 1 ервый вы- ОТЫ ПОД )ервого и тво содержит послед е задатчик 1 скорост задающего парамет тор 3 эталонной чдатчик 4 скорости. 1 ра 3 эталонной част ис оединен раэооатель 2 ту, генера импульсныйход генерато ключен к т второго счетвыход - с дн ход делител актовым входамчиков 5, 6 импульсолителем 7 частотыя 7 частоты соединен, а второи ервый ныс тактовыГОСУДАРСНЕ) НЬ И КОМИГ Г )О ИЭОЬРЕТИ)М И ОКРЬ)И) )РИ ГК)Т СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ Э ТЕЛЯ57) Изобретение о 1)оситс к алек Оотпхни ке и может быть использовано для стабили ие относится к электротехнить использовано д)я стабиливращения электродни атсля оматического управления, обретения является повышестоия,приведена функциональная ае)лого устройсоа на фиг,2 - хема преобразоватея КОДс)и вращения элекрг)до)нате:я днтома ическоО лправл,;, тения иооьшение быс рпг, ийство содержит дпголнис ч),но а имиульсоа 18 и 19, коорые ют преобраэонатель 17 КОД. ояние, соотвечствуюшее )лини ли )лаксималь)ой ск)рос ь оигагеля 18 н эанисимости ог я частот задания и вращения. В билизации при сравнимок знауемых и действитечьньх частот Оказыва)г)т влияния нз )изб)оту 2 ил.чиков 5,6, первые выходы каждого из которых соединены с соответствующими тактовыми входами регистров 13, 14, а входы "Сброс" счетчиков 5,6 подключены соответственно к выходам преобразователя 2 задающего параметра в частоту и импульсного датчика 4 скорости. Выход элемента 2 ИЛИНЕ 10 соединен с тактовым входом реверсивного счетчика 12, информационные выходы которого подключены к информационным входам преобразователя 11 КОДШИМ, выход которого является выходом устройства.Кроме того, устройство содержит третий и четвертый счетчики импульсов 18,19 и третий инвертор 20. Преобразователь 17 КОД - ШИМ дополнительно снабжен двумя входами, Выход "Перенос" реверсивного счетчика 12 и его вход "Разрешение счета" соединены через третий инвертор 20, Тактовый вход третьего счетчика 18 и вход "Сброс" четвертого счетчика 19 объединены и подключены к выходу импульсного датчика 4 скорости. Вход "Сброс" третьего счетчика 18 и тактовый вход четвертого счетчика 19 объединены и подключены к выходу преобразователя 2 задающего параметра в частоту. Первый вход преобразователя 11 КОД - ШИМ соединен с выходом и входом "Разрешение счета" третьего счетчика 18, второй вход преобразователя 17 КОД - Ш ИМ соединен с выходом и входом "Разрешение счета" четвертого счетчика 19, Преобразователь 17 КОД в Ш состоит из вычитаю- щего счетчика 21, генератора 22 тактовых импульсов, элементов НЕ 23,24, элемента 2 И 25, элементов 2 ИЛИ 26,27, КЯ-триггера 28, элемента НЕ 29.Устройство работает следующим образом,На вход преобразователя 2 задающего параметра е частоту от задатчика 1 скорости поступает входной сигнал, равный или пропорциональный частоте вращения электродвигателя. Преобразователь 2 задающего параметра в частоту преобразует входной сигнал в непрерывную последовательность импульсов с частотой Гзад, пропорциональной частоте заданной частоте. Значение действительной частоты вращения электродвигателя снимается с импульсного датчика 4 скорости в виде последовательности импульсов с частотой Го, пропорциональной мгновенной скорости. При включении устройства с выхода преобразователя 2 задающего параметра в частоту на вход "Сброс" первого счетчика 5 импульсов поступают импульсы заданной частоты, Эти же импульсы поступают на вход "Сброс" и тактовый вход соответственно третьего и5 10 15 сО 25 30 35 40 45 50 55 четвертого счетчиков 18 и 19 импульсов, Тактовый вход третьего счетчика 18 импульсов и вход "Сброс" четвертого счетчика 19 импульсов соединены с выходом датчика 4 скорости. Если с преобразователя 2 задающего параметра е частоту приходят три импульса, а с датчика 4 скорости эа это время не приходит ни одного импульса, то на выходе четвертого счетчика 19 импульсов устанавливается "1", которая блокирует счет импульсов, поступивших на его тактовый вход по входу "Разрешение счета" и одновременно устанавливается преобразователь 17 КОД - ШИМ в состояние "0", которому соответствует максимальная частота вращения двигателя. Двигатель с максимально возможным ускорением начинает набирать частоту, Как только частота вращения двигателя будет сравнима с заданной, на входы "Сброс" и тактовый четвертого счетчика 19 импульсое будут приходить по- очереди импульсы, причем импульс на входе "Сброс" будет постоянно обнулять счетчик, поэтому на входе его будет постоянно находиться уровень логического "0". Счетчик 19 не будет оказывать влияния на работу устройства, находящегося е режиме стабилизации частоты при сравнимых значениях задаваемой и действительной частот. Аналогичным образом третий счетчик 18 импульсов предназначен для формирования работы устройства при значительном превышении действительной частоты над заданной. В этом случае при приходе трех импульсов с датчика 4 скорости на тактовый вход третьего счетчика 18 импульсов и отсутствии за этот интервал времени импульсов на входе "Сброс" уровень лог,"1" устанавливается на его выходе, блокируя тактовый вход по входу "Разрешение счета", прекращая дальнейший счет и одновременно устанавливая преобразователь 17 КОД - ШИМ е состояние лог,"1", что соответствует динамическому торможению с максимальным ускорением, В режиме стабилизации при сравниваемых значениях требуемой и действительной частот, на выходе счетчика 18 - лог,"0", и счетчик не оказывает влияния на работу устройства.В режиме стабилизации устройство работает следующим образом.С выхода преобразователя 2 задающего параметра в частоту на вход "Сброс" первого счетчика 5 импульсов поступают на импульсы заданной частоты, Первый импульс обнуляет счетчик 5 импульсов, который начинает считать импульсы, поступающие на его тактовый вход от генератора 3 импульсов, Частота генератора 3 импульсов может быть максимально возможной для данного20 25 15 20 25 30 35 40 45 50 55 типа микросхем. По первому импульсу, поступившему на первый тактовсых вхол, счетчика 5 импульсов, уровень лог."1" появляется нд его первом выходе, и происходит запись информации с первого суммирующего счетчика 8 в первый регистр 13. После прихода первого ил 1 пульса с преобразователя 2 нд вход счетичика 5 импульсов нд его третьем выходе устанавливается уровень лог,"0", а на выходе первого инвертора 15 устанавливается уровень лог."1", поэтому сбоев информации во время записи в регистр не наблюдается, По второму импульсу с генератора 3 импульсов, поступившему на тактовый вход, первый счетчик 5 импульсов ус-дндвливдется в соссояние, при котором уровень лог."1" наблюддгся на его вгорол 1 выходе: происходит обнуление первоо суммирующе;о счетчика 8, По тре. ьему ил 1 пульсу генерд гора 3 импульсов уровень лог "1 у 1 дндвливдеся на третьел 1 выходе счеч, кд 5, ко,орый покается на вход "Рдзрешсние счет ц;ка" перво;о сче 1- чика 5 импульсов, запрещая дальнейшее прохождение тдкэовых импульсов нэ счетчик, и одновременно через инвертор 15 сигнал лог,"0" рлзрешаег счет счетчику 8. Значение частоты с первс;го выхода делителя 7 частоты, посгупдющей нэ тдкэовыа входы первого и второо суммирующих счетчиков 8 и 9, определяется диапазоном изменения зддд ащего сигнала. При минимальном зддаюгцем сигнале первый суммирующий счетчик 8 должен досчитать до состояния, при котором устанавливается на всех его выходах уровень лог,"1", По приходу второго импульса с преобразователя 2 происходит обнуление первого счетчика импульсов 5, остановка сумл 1 ирующего счетчик:. 8, по псрг;ому импульсу с генератора 3 импульсов проимпульсов здпигь значений счеэчикд 8 в регистр 15 пропорционально длительности периода импульсов Тздд преобразователя 2, Андлогично происходит преобразование периода Тдс частоты, поступающей с дд 1 чика 4 скорости цифровой код, который записывается в регистр 14, Нд цифровом кампдраторе 11 происходит непрерывное сравнение цифровых кодов, поступающих с регистров 13 и 14, Если цифровой код регистра 13 больше кода регистра 14, г,е. период ТэалТ дс, нд впервом выходе компаратора 11 сигнал лог"0", реверсивный сче 1 чик 12 рабогает на вычитание, уменьшая свое значение, Тактовая частота реверсивного счетчика 12 определяется диапазоном изменения зддак 1 щего сигнала. Сигнал с выхода счетчика 12 поступает нд преобразователь 17 КОД-ШИМ, который управляет работой двигателя и уменьшает его частоту, Как только значение Т 14 и Тлс станут равными, сигнал лог."1" появляется нд втором выходе компаратора 11 и запрещает прохождение тактовых импульсов на тактовый вход реверсивного счетчика 12, т,к, на выходе элемента 2 ИЛИ - НЕ 10 устанавливается сигнал лог."0". При Тзад Тдс на первом выходе компараторв 11 сиснал лог."1", который поступает на вход "Выбор напоавления счета" реверсивного счетчика 12, увеличивая его значение. Преобразователь 17 КОД- ШИМ увеличивает частоту двигателя. Как только Тд " Тд, происходит запрет счета логическим "нулем" с выхода элемента 2 ИЛИ - НЕ 10, Инвертор 20 предназначен для останова реверсивного счетчика 12 при работе его в режиме суммирования и наличии на всех его выходах лог,"1", или при работе есо в режиме вычитания и наличии на всах его выходах лог 0". Иначе счетчик сможет переходить из состояния с мдксимальным выходным кодом в состояние с минимальным выходным кодом или наоборот, что недопустил 1 о при работе устройства.Останов осуществляется следущим образом,При работе реверсивного счетчика 2 в режиме суммирования при наличии всех "единиц" на его выходе на выходе "Перенос" возникает уровень лог,"0", который через инвертор лог,"1" запрещает счет по входу "Разрешение счета"Аналогичным образом при работе на вычитание и нэличии всех "нулей" на выходах лог,"0" возникает на выходе "Перенос" и блокирует дальнейший сче 1Преобразователь 17 КОД- ШИМ работает следующим образом.При поступлении сигнала лог."1" на вход 2 через элемент 2 ИЛИ 27 КЯ- триггер 28 устанавливается в состояние лог,"1" и на выходе инвертора - сигнал лог."0, соответствующий раскрутке двигателя, Лог,"1" по первому входу через элемент 2 ИЛИ 26 устанавливает К 5-триггер в нулевое состояние, нд выходе инверторд - лог."1", соответствующая динамическому торможению.При лог,"0 на первом и втором входах с первого выхода генератора 22 тактовых импульсов импульс частоты ШИМ через элемент 2 И 25, элемент 2 ИЛИ 27 устанавливает БЯ-триггер в единичное состояние и производит запись кода, поступившего на входы предустановки 1,. сп вычитающего счетчика 21, импульсом на его вход РЕ. По окончании записи счетчик начинает вычитать импульсы, поступающие на его тактовый вход, При полном обнулении на выходе переноса "СО" этого счетчика возникает уровень лог."0", 1667214который через инвертор 24 и элемент 2 ИЛИ 26 устанавливает ВЯ-триггер в нулевое состояние, завершая формирование имульса, пропорционального коду на входах предустановки вычитающего счетчика. В качестве триггера 28 используется ВБ-триггер с приоритетом по 3-входу для того, чтобы по импульсу частоты ШИМ принудиельно устанавливать его в лог."1", т,к. состояние на его В-входе может быть неопределенным в данный момент после окончания формирования очередного импульса. Элемент НЕ 23 блокирует прохождение импульса частоты ШИМ через элемент 2 И 25 при наличии лог."1" на первом входе.Таким образом, устройство обеспечивает повышение быстродействия стабилизации частоты вращения электродвигателя за счет того, что при больших отличиях требуемой и действительной частот вращения обеспечивается формирование уменьшения рассогласования с максимальным ускорением.формула изобретения Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя, содержащее последовательно соединенные задатчик скорости и преобразователь задающего параметра в частоту, генератор эталонной частоты, импульсный датчик скорости, первый выход генератора эталонной частоты подключен к тактовым входам первого и второго счетчиков импульсов, второй выход соединен с делителем частоты, первый выход которого соединен с тактовыми входами первого и второго суммирующих счетчиков, второй выход соединен с вторым входом элемента 2 ИЛИ - НЕ, первый вход которого соединен с вторым выходом компаратора, первый выход которого соединен с входом "Выбор направления счета" реверсивного счетчика, первая и вторая группы входов компаратора соединены соответственно с выходами первого и второго регистров, ин 5 10 15 20 25 30 35 40 формационные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго суммирующих счетчиков, входы "Сброс" которых соединены с вторыми выходами соответствено первого и второго счетчиков импульсов, а входы "Разрешение счета" через первый и второй инверторы подключены к третьим выходам и входам "Разрешение счета" соответствующего счетчика импульсов, первые выходы каждого из которых соединены с соответствующими тактовыми входами регистров, а входы "Сброс" подключены соответственно к выходам преобразователя задающего параметра в частоту и импульсного датчика скорости, выход элемента 2 ИЛИ - НЕ соединен с тактовым входом реверсивного счетчика, информационные выходы которого подключены к информационным входам преобразователя КОД - ШИМ, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, с него введены третий и четвертый счетчики импульсов, третий инвертор, а преобразователь КОД - ШИМ снабжен двумя дополнителными входами, выход "Перенос" реверсивного счетчика и его вход "Разрешение счета" соединены через третий инвертор, тактовый вход третьего счетчика импульсов и вход "Сброс" четвертого счетчика импульсов объединены и подключены к выходу импульсного датчика скорости, вход "Сброс" третьего счетчика импульсов и тактовый вход четвертого счетчика импульсов обьединены и подключены к выходу преобразователя задающего параметра в частоту, первый вход преобразователя КОД-ШИМ соединен с выходом и входом "Разрешение счета" третьего счетчика импульс, второй вход преобразователя КОД-ШИМ соединен с выходом и входом "Разрещение счета" четвертого счетчика импульсов, 1667214