Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя

(9) 51)5 Н 02 Р 5/ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР ЬВ 1427537, кл. Н 02 Р 5/16, 1988.Овчинников И. Е. Лебедев Н, И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. - Л.: Наука, 1979, с, 166, рис. ВП.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ(57) Использование: для регулирования и стабилизации частоты вращения . электро- двигателей, например вентильных. Сущность: устройство содержит два равновесных триггера и шесть элементов логического умножения, например логичеИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регулирования частоты вращения электродвигателей, например, вентильных.Известны устройства стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока, содержащее основной, два вспомогатель ф ных триггера, ряд схем совпадения, а та 6 кЕ генератор эталонной частоты и датчик скорости вращения двигателя. Действие устройств основано на том, что в синхронном режиме, т.е. при совпадении частоты этаских элементов И - НЕ, первые входы первого, второго и третьего из которых соединены с выходом задающего генератора; первые входы четвертого, пятого и шестого логических элементов связаны с выходом датчика частоты вращения двигателя, выходы второго и пятого логических элементов подключены к первому входу первого триггера, к второму входу которого подключены выходы первого и шестого логических элементов, первый вход второго триггера соединен с выходом четвертого, а второй вход - с выходом третьего логического элемента. Кроме того в устройство введены дополнительно три трехвходовых логических эле мента И, подключенных так, что повышается надежность благодаря исключению возможйости ложногосрабатывания устройства, При этом снижаются требования к длительности"импульсов с задающего Б генератора и датчика"частоты"вращенйя. 1 лонйого генератора и частоты следования импульсов с датчика частоты вращения двигателя, устанавливается, строгое чередование импульсов эталонного генератора и датчика частоты вращения; которые поочередно меняют состояние основного триггера. Два вспомогательных триггера служат для вывода системы в синхронизм. Так, при отклонении частоты вращения от заданной, чередование импульсов нарушается и в некоторый момент времени два или более импульсов одной серии следуют подряд между1753573 40 45 55 двумя импульсами другой серии, При этомсрабатывает соответствующий вспомога-.тельный триггер и система блокируется всостоянии разгона или торможения,Известно также устройство синхронизации частоты вращения электродвигателяпостоянного тока, содержащее три триггера, восемь элементов И-НЕ, четыре инвертора, два одновибратора, генераторэталонной частоты и датчик частоты вращения с формирователямивыхбдных импульсов, В основе работы устройства тот жепринцип входа в синхронизм, что и у описанных ранее устройств. Некоторое усложнение схемы обеспечивает сохрайениесинхронного режима п,и кратковременном 15пропадании импульса с тахогенератора ипри проходе помехи.Общим недостатком известных устройств является то обстоятельство, что выходные импульсы генератора эталоннойЧастоты и датчика частоты вращения должны быть сформированы таким образом, чтобы их длительность была достаточна длясрабатывания триггеров и логических элементов, и они должны быть достаточно узкими, чтобы не происходило ложное 25срабатывание устройства сразу после изменения состояния триггера. Это обстоятельство требует дополнительных мер,усложняющих схему и снижающих ее надежность. 30Наиболее близким к изобретению является дискретнофазовое устройство стабилизации частоты вращения вентильногодвигателя, содержащее два равновесныхтриггера и шесть логических элементов умножения, например элементов И-НЕ, Первые входы первого, второго и третьего логических элементов соединены с выходом задающего генератора, первые входы четвертого, пятого и шестого - связаны с выходом датчика частоты вращения,Выходы второго и пятого логических элементов подключены к первому входу первого триггера, к второму входу которого подключены выходы первого и шестого логических элементов, Выход первого триггера соединей с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов. Первый вход второго триггера подключен к выходучетвертого, а второй вход - к выходу треть его логических элементовПервый выход второго триггера соединен со вторыми входами второго и шестого логических элементов, а второй выход - с вторыми входами первого и пятого логических элементов Короткие ймпульсы с задающего генератора, поступая на вход устройства стабилизации, переводят его в состояние, при 4котором с выхода стабилизатора снимаетсясигнал на включение двигателя, В установившемся режиме стабилизации при равенстве частот импульсов с задающегогенератора и датчика частоты вращенияпроисходит поочередное подключение и отключение двигателя. При поступлении двухи более импульсов с датчика частоты вращения между двумя импульсами с задающегогенератора,что возможно лишь при частотевращений выше заданной, подается сигнална отключение двигателя.Недостатком данного устройства является его низкая надежность, обусловленнаявозможностью ложного срабатывания устройства. Это объясняется тем, что к коротким импульсам с задающего генератора идатчика частоты вращения предъявляютсяочень жесткие и противоречивые требования по длительности. С одной стороны, онадолжна быть достаточной для надежногосрабатывания логических элементов и триггеров, а с другой не должна превышать время, необходимое для срабатывания этихэлементов, так как в противном случае, еслиимпульс на входе устройства еще не закон-чился, а триггер уже перешел в другое состояние и напряжение на его выходе (аследовательно, и на соответствующих входах логических элементов) изменилось, топроизойдет ложное срабатывание устройства и нарушение алгоритма его работы, Всеэто требует принятия специальных мер дляформирования коротких импульсов заданной длительности. Время срабатыванияэлементов микросхем разных серий различно и может колебаться в зависимости отнапряжения питания, температуры и т.д.Цель изобретения - повышение надежности устройства путем устранения возможности ложных срабатываний,Указанная цель достигается тем, что вустройство дополнительно введены тритрехвходовых элемента И, причем входыпервого трехвходового элемента И подключены ко входам и выходу первого триггера,а выход связан с вторыми входами третьегои четвертого логических элементов, входывторого и третьего трехвходовых элементовИ подключены к входам и соответственнопервому и второму выходам второготриггера, а их выходы соединены соответственнос объединенными вторыми входами первогои пятого и второго и шестого логическихэлементов.На чертеже представлена схема устройства для стабилизации частоты вращения электродвигателя,Устройство стабилизации содержит дваравновесных триггера 1 и 2, шесть логических элементов И - НЕ 3-8 и три трехвходо- триггера 1 не пройдет через элемент 9 до техвых логических элемента И 9 - 11, Входы 12 - пор, пока на его входе 20 присутствует ну 14 элементов 3-5 подключены к выходу левой сигнал, т.е. логический элемент И 9задающего генератора 15. Входы 16 - 18 эле- осуществляет задержку единичного сигнаментов 6-8 соединены с выходом датчика ла с выхода 25 триггера 1 на время, равноечастоты вращения двигателя 19, Вход 20 5 длительности импульсов с генератора 15трехвходового элемента И 9 связан с вхо- или датчика 19 частоты вращения. Такая задом 21 триггера 1 и подключен к выходам держка исключает возможность ложногоэлементов 3 и 8, а вход 22 элемента 9 совме- срабатывания при любой длительности имстно с входом 23 триггера 1 подключены к пульсов с генератора 15 и датчика 19, Те жевыходам элементов 4 и 7. Вход 24 элемента 10 функции выполняют логические элементы И9 соединен с выходом 25 триггера 1, а выход 10 и 11. После окончания первого импульсаэлемента 9 подключен ко входам 26 и 27 с генератора 15 на выходе элемента 9 появэлементов 5 и 6. Входы 28-30 элементов 10 ляется логическая "1" и схема переходит ви 11 и триггера 2 объединены и подключены состояние И. При этом сигнал на выходе 35к выходу элемента 6. Входы 31 - 33 этих же 15 по-прежнему отсутствует.элементов также объединены и связаны с Второй импульс с генератора 15 вызовыходом элемента 5. Выходы 34 и 35 триг- вет появление сигнала нулевого уровня нагера 2, подключены соответственно ко вхо- выходах элементов 3 и 5, так как на вторыхдам 36 и 37 элементов 10 и 11. Выход входах этих элементов логические "1". Приэлемента 10 соединен с входами 38 и 39 20 этом сигнал с выхода элемента 3 подтвердитэлементов 3 и 7, а выход. элемента 11 - с состояние триггера 1, а сигнал с выхода элевходами 40 и 41 элементов 4 и 8. Выход 35 мента 5 переведет триггер 2 в другое состоявляется выходом устройства, сигнал с него яние, которому соответствуют логическаяпоступает на схему. "1" на выходе 35 и логический "0" на выходеУстройство работает следующим обра 34. Одновременно на выходе элемента 10,устанавливается логический "0", а послеС выхода задающего генератора 15 ста- окончания импульса с генератора на выходебильной частоты поступают короткие им- элемента 11 устанавливаетсялогицеская "1"пульсы, например, образующиеся после и схема переходит в состояййе И 1, С появле. дифференцирования импульсов генерато нием логической "1" на выходе устройствара. Аналогичные импульсы поступают с вы двигатель подключается к сети и начинахода датчика 19, причем их частота етсяего разгон,пропорциональна частоте вращения двига- Третий импульс с генератора, пройдячерез элемент 4, переводит триггер 1 в исВ исходном состоянии при отсутствии 35 ходное состояние, при котором на его выхоипульсов как с генератора 15; так и с датчика де 25 устанавливается логический "0",19 устройство находит:я в состоянии 1, при Схема переходит в состояние ЧЧ и дальнейкотором на выходах 25 л 35 триггеров 1 и 2 шие импульсы с генератора уже не могутлогические "0", а н;. выходе 34 триггера 2 - изменить ее состояние, так как на входах 26логическая "1", Так к на выходах всех ло и 28 логические "0", а выходной импульс сгических элементоз Л-НЕ 3-8 логические элемента 4, поступая на вход 23 триггера 1,"1", то на выходах элементов И 9 и 11 - не изменяет его состояние. Двигатель прологические "0", а на ьыходе элемента И 10 - должает разогнаться.логическая "1". При этом с выхода 35 устрой- При поступлении импульсов с датчикаства стабилизации сигнал на подключение 45 частоты вращения последовательность содвигателя на выдается, стояний схемы будет обратной, С приходомПри поступлении на входы 12-14 перво- первого импульса с датчика частоты вращего импульса с задающего генератора 15 ния 19 схемаперейдетвсостояниеВ,нодотолько на выходе элемента 3 появляется тех пор, пока частота вращения двигателясигнал нулевого уровня, так как на втором 50 не достигнет заданного значения, междувходе только этого элемента присутствует двумя импульсами с задающего генераторасигнал логической "1". Сигнал нулевого не может пройти более одного импульса суровня, поступая на вход 21 триггера 1, пе- датчика частоты вращения, поэтому схемареводит его в другое устойчивое состояние, поочередно находится в 1 Ч и Ш, т,е, двигапри котором на выходе 25 появляется логи тель остается подключенным.к сети,ческая "1", Однако так как с выхода логиче- Для того, чтобы на выходе 35 устройстваского элемента 3 сигнал нулевого уровня появился нуль и двигатель отключился отодновременно поступает и на вход 20 эле- сети, на вход устройства между двумя иммента И 9, то единичный сигнал с выхода 25 пульсами с задающего генератора 15 должны пройти подряд два импульса с датчика 19. А это может случиться только тогда, когда частота вращения превысит заданный уровень стабилизации, Эти два импульса с датчика 19 переводят схему в состояниеи двигатель отключается от сети и тормозится. Следующий импульс с генератора устанавливает схему в состояниеи двигатель вновь разгоняется, В установившемся режиме стабилизации устройство попеременно находится в состоянияхи , обеспечивая включение и отключение двигателя.Таким образом, введение в устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя трех трехвходовых элементов И, подключенных описанным образом, позволяет повысить надежность устройства благодаря исключению возможности его ложного срабатывания, При этом снижаются требования к длительности импульсов с задающего генератора и датчика частоты вращения, что в свою очередь позволяет упростить устройства для получения этих импульсов. Формула изобретения Устройство для стабилизации частотывращения электродвигателя содержащее два равновесных триггера и шесть элементов логического умножения, например логические элементы И-НЕ, первые входы первого-третьего из которых соединены с 5 выходом задающего генератора, первыевходы четвертого-шестого - с выходом датчика частоты вращения двигателя, выходы второго и пятого логических элементов ИНЕ подключенй к первому входу первого 10 триггера, к второму входу которого подключены выходы первого и шестого логических элементов, первый вход второго триггера соединен с выходом четвертого, а второй вход - с выходом третьего логических эле ментов И - НЕ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения надежности, в него дополнительно введены три трехвходовых логических элемента И, причем входы первого, трехвходового логического элемента И под ключены к входам и выходу первого триггера, а выход соединен с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов И-НЕ, входы второго и третьего трехвходовых логических элементов И подключены к 25 входам и соответственно первому и второмувыходам второго триггера, а их выходы соединены соответственно с обьединенными вторыми входами первого, пятого и второго, шестого логических элементов И-НЕ.т1753573 Составитель Я.Явдошак ехред М.Моргентэл орректор М.Демчик акт ла водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 аказ 2774 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5