Устройство для согласования числа пар полюсов бесконтактного двигателя постоянного тока и датчика положения его ротора

(Я)5 Н 02 К 29/06 Комитет Российской Федерации по патентам и товарнымзнакам(71) Центральный научно-исследовательский институт измерительной аппаратуры(73) Центральный научно-исследовательский институт измерительной аппаратуры(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОГЛАСОВАНИЯЧИСЛА ПАР ПОЛЮСОВ БЕСКОНТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ИДАТЧИКА ПОЛОЖЕНИЯ ЕГО РОТОРА(57) Использование: при различном числепар полюсов бесконтактного двигателя постоянного тока и датчика положения его ро, тора, а также при различных относительных частотах вращения двигателя и датчика положения при изменении абсолютной частоты вращения двигателя. Сущность: в устройстве. содержащем делитель 3 периода импульсов, дешифратор 4 и счетчик 5 импульсов, делитель периода импульсов составлен из счетчика Зэ периодического контроля частоты, двух преобразователей частота- напряжение Зб, Зе, компаратора Зг, задающего генератора Зд. резистивного делителя типа 8-28 36, 83-триггера Зж, схемы И, что исключает необходимость подбора коэффициента счета счетчика 5. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным двигателям постоянного тока, и может быть использовано для согласования числа пар полюсов бесконтактного двигателя постоянного тока и датчиков положения ротора при различном числе пар полюсов между ними, а также при различных относительных частотах вращения двигателя и датчика положения при изменении абсолютной частоты вращения двигателя.Известно устройство согласования для бесконтактного двигателя постоянного тока, имеющего гп пар полюсов, синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), имеющий п пар полюсов, содержащее двигатель, СКВТ, генераторы. формирователи, делители частоты, схему сравнения, логические элементы, триггеры, схему задержки и фээосдеигающие цепи.В этом устройстве обеспечивается согласование СКВТ, который имеет и пар полюсов, с двигателем, имеющим в пэр полюсов, Согласование обеспечивается за счет использования Генератора с номинальной частотой хв/пса,где х - целое число:оЮ - частота возбуждения СКВТ, Недостатком этого устройства управления является необходимость иметь стабильный номинальной частоты генератор, частота которого должна быть изменена е случае применения СКВТ с другим числом пэр полюсов. Это сужает функциональные воэможности устройст-а,Известно также устройство двухфазного двигателя с восьмиполюсным магнитом ротора (а - 8) и четырьмя катушками, в котором использованы два (и " 2) датчика положения.Недостатком устройства является большая неравномерность частоты вращения двигателя из-за малого числа полюсов магнита ротора и статора. С увеличением числа полюсов ротора увеличивается отношение гп/л, усложняются технология намагничивания магнита и электронное устройство согласования.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство согласования для бесконтактного двигателя постоянного тока, содержащее 2 а-полюсный двигатель и 2 п-полюсный датчик положения ротора, коммутатор, подключенный к двигателю, формирователь, подключенный к делителю периода импульсов, дешифратор, триггеры, логические элементы. В этом устройстве обеспечивается согласование работы двигателя при соотношении между частотамивращения двигателя и датчика в 2 или 3 раза или при отношении числа пар полюсов двигателя к числу пар полюсов датчика в/и - 2 и 3. Согласование обеспечи веется за счет синхронного с вращениемротора формирования последовательности импульсов управления обмотки, период которых соответственно в 2 или 3 раза меньше периода импульсов с датчика. Основными 10 устройствами формирования являются делитель периода, счетчик и дешифратор.Недостатком устройства является необходимость подбора коэффициентов деления периода делителя и счета счетчика при из менении отношения е/п или соотношениячастоты двигателя и датчика; кроме того, при изменении частоты вращения двигателя изменяется период импульсов с датчика, при этом необходима дополнительная на стройка делителя периода для обеспечениязаданного отношения в/и периодов импульсов управления двигателем и с датчика,Цель изобретения - расширение диапазона согласования при различных соотношениях частот вращения двигателя и датчика положения при изменении частоты вращения двигателя.Цель достигается тем, что в известномустройстве для согласования числа пар по люсое бесконтактного двигателя постоянного тока и датчика положения его ротора, содержащем счетчик импульсов, дешифратор, входы которого подключены к выходам счетчика импульсов, делитель периода им пульсов и формирователь импульсов, входыкоторого предназначены для подключения выходов датчика положения ротора, а выход соединен с входом делителя периода импульсов, делитель периода импульсов со стоит из счетчика периодического контролячастоты, двух преобразователей частота - напряжение, компаратора. задающего генератора, резистивного делителя типа ВВ, ВЗ-триггера и схемы И, к первому входу 45 которой подключен выход ВЯ-триггера, квторому входу - выход задающего генератора и вход второго преобразователя частота - напряжение, а к выходу - вход первого преобразователя частота - напряжение, вы ход которого соединен с входом резистиеного делителя типа ВВ, выходом подключенного к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя частота - 55 напряжение, а выход является выходом делителя периода импульсов, выход последнего разряда счетчика периодического контроля скорости подключен к входу сброса в "0" первого преобразователя частота - напряжение, а его вход соединен с Я-входомВЯ-триггера, входом сброса в "0" второго преобразователя частота - напряжение и счетчика импульсов и образует основной вход делителя периода импульсов, к дополнительным входам которого, образованным дополнительными входами реэистивного делителя типа ВВ, подключены инверсные выходы счетчика импульсов, а дешифратор снабжен клеммами для подключения коммутатора двигателя.Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство отличается наличием новых признаков: счетчика периодического контроля частоты, двух преобразователей частота - напряжение, коммутатора, задающего генератора, резистивного делителя ВВ, триггера ВЗ-типа, схемы И, а также связями между этими элементами.Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого устройства с другими техническими решениями показывает, что использование в 2 в-полюсном двигателе 2 п-полюсного датчика положения ротора, формирователя, дешифратора, делителя периода известно.Однако при введении в устройство, указанных элементов и образования новых связей между ними в соответствии с формулой изобретения, в совокупности проявляются новые свойства, чт позволяет расширить диапазон согласования устройства(автоматически поддерживается заданное соотношение частоты вращения ротора и частоты вращения датчика при изменении частоты вращения двигателя). Это позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "существенные отличия".На фиг. 1 и 2 даны соответственно блоксхема и диаграмма работы устройства для согласования числа пар полюсов бесконтактного двигателя постоянного тока (например, с трехфазной обмоткой) и датчика положения его ротора. Устройство для согласования числа пар полюсов бесконтактного двигателя постоянного тока и датчика положения его ротора (см. фиг. 1) содержит датчик положения 1 с и парами полюсов, формирователь 2, входами соединенный с выходами датчика 1, выход формирователя подключен к входу делителя 3 периода импульсов. Входы дешифратора 4 подключены к выходам р.".зрядов счетчика 5 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом делителя 3 периода, Делитель 3 периода состоит иэ счетчика Зв периодического контроля частоты, счетный вход которого является входом делителя 3; двух преобразователей частота - напряжение 36 и Зв, компаратора З, выход которого является выходом делителя 3; за дающего генератора Зд, резистивного делителя типа ВВ Зе, триггера ВЯ-типа Зж, схемы И Зв. Причем выход счетчика За подключен к входу сброса в "0" преобразователя Зб и В-триггера входу 3 в, выход триггера 10 Зж подключен к первому входу схемы И Зз,э второй ее вход подключен к выходу генератора Зд и входу преобразователя 3,. Выход схемы И соединен с входом преобразователя Зб. выход которого соеди нен с входом делителя Зе, его выход - спервым входом компаратора Зг, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя Зв. 5-вход триггера Зж, выходы сброса в "0" преобразователя Зв и 20 счетчика 5 импульсов подключен к входусчетчика Зв. Выходы инверсных разрядов счетчиков 5 соединены с ключами управления делителя Зе. Выходы е 1, ег, ез являются клеммамидля подключения коммутатора 25 двигателя.На фиг, 2 представлена диаграмма импульсов на выходе (а-е) элементов 1, 2, 4, 5, Зв и Зе (см. фиг. 1).Устройство работает следующим обра эовв, Счетчик Зв формирует одиночный импульс с периодом следования пТ 1, что определяет периодичность контроля частоты вращения двигателя, и - коэффициент счета счетчика 3, Преобразователи Зь и Зв 35 состоят иэ счетчика импульсов с последовательным переносом, каждый разряд (триггер) которого подключен к резистивной матрице типа В - 28, На выходе матрицы такого преобразователя формируется напря Т 1жение 01 Оо - , где Оо - вес матрицы, Тв -Твпериод импульсов генератора Зд (Т,Т 1), Схема совпадения Зз и триггер Зж формируют одиночный импульс, заполненный им Тпульсами частотой - с периодомвследования пТ 1, Импульсы а 1-эз с периодом Т и сдвинутые по фазе на 120 с выхода датчика 1 после дифференцирования и сло жения в формирователе 2 преобразуются впоследовательность импульсов (б) с периодом Т/6, поступающих на вход делителя 3, На выходе преобразователя Зв формируется ступенчато пилообразное напряжение 55 (в) 01 Оо Т 1/Тв, пропорциональное периодуТ 1 (частоте вращения двигателя), На выходе преобразователя 36 также формируется напряжение 01 и запоминается на время -пТ 1.Это напряжение 01 поступает на резистив 2000643ный делитель типа В - 2 Я (Зе) с переменным01весом Оо 1- --Кгде К = п 1/и - отношение числа полюсов двигателя и датчика (в нашем случае К = 3),Деление периода Т на равные части осуществляется компаратором Зг, счетчиком 5, преобразователями 36 и 38. На первый вход компаратора подается напряжение (в), а на второй - напряжение (г) с выхода делителя Зе. управляемого счетчиком 5, В исходном состоянии счетчик устанавливается импульсом(б). при котором на втором входе компаратора устанавливается напряжение 01/К и как только напряжение (в) на первом входе компаратора достигнет амплитуды 01/К, срабатывает компаратор и переводит счетчик 5 в следующее состояние, при котором на выходе (Зе) устанавливается напряжение 01/К, Далее процесс повторяется. В результате период Т делитсяна К частей. Уменьшение частоты вращения двигателя вызывает увеличение периода с Т 1 до Т 2 и напряжения с 01 до 02 (на фиг. 2 показано пунктиром). В момент контроля частоты с преобразователя 36 напряжение 02 поступает на делитель З, при этом увеличивается вес (напряжение младшего разряда делителя) с 01/К до 02/К и период Тг опять будет делиться на К частей, т,е, при изменении частоты вращения двигателя коэффициент деления делителя 3 поддерживается постоянным автоматически. Кроме того, измеряя напряжение 01 на преобразователе 36, можно определить частоту вращения двигателя и изменение фазы сигналов а 1-ээ, е 1-ез.Работа устройства. Счетчики 5 и 33 и преобразователи Зв.и 36 выполнены на интегральных схемах К 155 ИЕ 7, К 155 ЛАЗ. К 572 ПА 2, компаратор - на 140 УД 1 А, дешифратор 4 и схема И (Зв) - на К 155 ИДЗ, К 155 ЛАЗ соответственно, генератор Зд и триггер 3 к - на К 155 ЛАЗ. формирователь 2 - нэ 140 УД 1 А, число пар полюсов - 9, датчика 0-3. При изменении частоты вращения с 1000 до 4500 мин устройство синхронизации надежно обеспечивало работу двигателя.Выполнение делителя 3 периода импульсов по указанной блок-схеме позволяет расширить диапазон согласования устройства согласования, расширить его функциональные возможности.Зз счет использования схемы периодического контроля скорости, а также схемы автоматической коррекции веса резистивного делителя Зе обеспечивается заданное 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 соотношение К полюсов или частот вращения двигателя и датчика при изменении частоты вращения двигателя. Не требуется подбирать коэффициенты счета счетчика 5 при изменении соотношения К, так как элементы Зг, Зе и 5 образуют преобразователь напряжение - число импульсов, Число импульсов за период Т задается переключением разрядов реэистивной матрицы Зе.Преобразователь 36 обеспечивает периодический контроль частоты вращения и сдвиг фаэ импульсов а 1-аз, е 1 - ез.Формула изобретения Устройство для согласования числа пар полюсов бесконтактного двигателя постоянного тока и датчика положения его ротора, содержащее счетчик импульсов, дешифратор, входы которого подключены к прямым выходам счетчика импульсов, делитель периода импульсов и формирователь импульсов, входы которого предназначены для подключения выходов датчика положения ротора, а выход соединен с входом делителя периода импульсов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения диапазона согласования, делитель периода импульсов составлен из счетчика периодического контроля скорости, двух преобразователей частота - напряжение, компаратора, задающего генератора, рези-стивного делителя типа й - 2 В-ВЯ-триггера и схемы И, к первому входу которой подключен выход ВЯ-триггера, к второму входу - выход задающего генератора и вход второго преобразователя частота - напряжение, а к выходу - вход первого преобразователя частота - напряжение, выход которого соединен с входом резистивного делителя типа й - 2 В, выходом подключенного к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя частота - напряжение, а выход является выходом делителя периода импульсов, выход последнего разряда счетчика периодического контроля скорости подключен к входу сброса в "0" первого преобразователя частота - напряжение, а его вход соединен с 5-входом ЯЯ-триггера, входом сброса в "0" второго преобразователя частота -напряжение и счетчика импульсов и образует основной вход делителя периода импульсов, к дополнительным входам которого, образованным дополнительными входами резистивного делителя типа Вй, подключены инверсные выходы счетчика импульсов, а дешифратор снабжен клеммами для подключения коммутатора двигателя.2000643 г.2 тавитель Г.Забалуевхред М.Моргентал Редакто ектор А,Коз пряков Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035. Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5 каз изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101