Устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцивпиетическикРесттублик и,989720(23)Приоритет Гавударетввнньа квмдтвт СССР в дедам дэвбрвтеей и атврытийДата опубликования описания 15. 01, 83(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 1Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным электроприводам звуковоспроизводящей аппаратуры.Известно устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя, содержащее электродвигатель с частотным таходатчиком скорости его вращения, источник опорных импульсов и схему сравнения частот,10 выход которой через усилитель мощности соединен с электродвигателем 111.Устройство устойчиво работает при больвих скоростях вращения электро- двигателя, но не обеспечивает необ 15 ходимой точности стабилизации средней и низкой скоростей вращения, быстродействия и стабилизации мгновенной скорости электродвигателя.Наиболее близким к изобретению о по технической сущности является устройство для стабилизации скорости вращения двигателя переменного тока, содержащее последовательно соеди 2ненные частотный таходатчик, усилитель-ограничитель, дифференциатор,генератор пилообразного напряжения,схему сравнения, к другому входу которой подключен источник йостоянноготока, фильтр низких частот, фазовый компенсатор, активный фильтр низких частот и усилитель мощности с мостовой диодной схемой регулирования переменного напряжения, подключенный к асинхронному электродвигателю 2),Устройство не обладает достаточным быстродействием для обеспечениявысокой равномерности вращения (стабилизации мгновенной скорости) электродвигателя, так как быстродействиеограничено инерционностью системынизкочастотных Фильтров. Кроме того,отрицательное влияние на равномерность вращения электродвигателя оказывает погрещность частоты таходатчика, являющаяся следствием неточности его изготовления (неравномерность3 98972шага модуляционных меток, эксцентриситет и биение модуляционного диска ), Такий образом недостаткомизвестного устройства для стабилизации скорости вращения электродвигателя является то что оно не обеспечивает достаточную равномерностьего вращения,Цель изобретения - повышение равномерности вращения электродвигателя. 10Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя, содержащее последовательно соединенные таходатцик, усилитель-ограничитель, дифференциатор генератор пилообразного напряжения и схему сравнения, источник постоянного тока свыходом подключенным к второму входусхемы сравнения, и усилитель мощности, подключенный .к электродвигателю,ьведены последовательно соединенныевторой таходатчик, размещенный относительно первого со сдвигом в направлении вращения двигателя, второй усилитель-ограничитель, второй дифференциатор и схема выборки-хранения, второй вход которой подключен к выходусхемы сравнения, а выход - к входуусилителя мощности, причем таходат- З 0чики выполнены с общим модулятором3На фиг. 1 показана функциональнаясхема устройства для стабилизации ско.рости вращения электродвигателя; нафиг. 2 - конструктивная схема разме 35щения частотных таходатчиков фотоэлектрического типа; на фиг. 3 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.40 Устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя 1 содержит два частотных таходатчика 2 и 3 с общим модулятором, размещенных со смещением в направлении вращения двигателя, Последовательно с первым по направлению вращения таходатчиком 2 соединены усилитель-ограничитель 4, дифференциатор 5, генератор 6 пилообразного напряжения, схема 7 сравнения сигналов, к другому входу которой подключен источник 8 постоянного тока, схема 9 выборки-хранения аналогового сигнала и усилитель 10 мощности, подключенный к электродвигателю 1, Последовательно с другим таходатциком 3 Соединены второй усилитель-ограничитель 11 и второй дифО4ференциатор 12, подключенный к другому входу схемы 9 выборки-хранения,При стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного то.ка усилитель мощности может быть подклюцен к электродвигателю непосредственно, а при стабилизации частотывращения электродвигателя переменного тока - через управляемую мостовуюдиодную схему.Фотоэлектрические цастотные таходатчики 2 и 3 содержат источник 13(фиг. 2) излучения лучистой энергии,линзу 14, модулятор 15, жестко закре.пленный на валу двигателя 1, и дваФотоприемника 16 и 17. Линза 14 имодулятор 15 установлены последовательно между источником 13 и фотоприемниками 16 и 17, Модулятор 15 выполнен в виде светонепроницаемого ди.ка с щелевыми отверстиями, шаг междукоторыми несколько больше шаговогорасстояния между фотоприемниками 16и 17, Выход фотоприемника 16, первогопо направлению вращения двигателя,соответствует выходу частотного таходатчика 2, а выход фотоприемника 17 -выходу таходатцика 3Устройство работает следующим образом,При вращении двигателя 1 поочередно через одно и то же отверстие модулятора 15 освещаются Фотоприемники16 и 17, на выходах которых возникаютЭДС с частотой следования импульсов,равной частоте модуляции световогопотока от источника 13. Импульсы выходного напряжения таходатчиков 2 и3 (фиг. 3, диаграммы а и б) сдвинутыодин относительно другого на времязадержки й , равное времени прохожЩдени я модуля цио нного от вер сти я между таходатчиками, расстояние междукоторыми постоянноВремя задержки1 здмежду импульсами (диаграммы аи б) при постоянной частоте вращениядвигателя 1 совместно с модулятором15 постоянно, и изменяется обратно пропорционально изменению частоты вращения двигателя.Линза 14 преобразует световой поток точечного истоцнйка 13, расположенного вблизи модулятора 15 всветовой поток с мнимым центром излучения на оси вращения модулятора,обеспечивая для каждого Фотоприемника одинаковые условия модуляции светового потока, В этом случае погрешности изготовления модулятора 15,5 989720 О 15 20 30 такие как биение, эксцентриситет инепостоянство углового шага междуотверстиями, не влияют на время прохождения одного и того же модуляционного отверстия от одного фотоприемника до другого, т,е, на время Сд,не влияют синхронные частотные погрешности таходатчиков 2 и 3. Сигналы с выходов таходатчиков 2 и 3поступают на соответствующие усилители-ограничители 1 и 11 и далев надифференциаторы 5 и 12, которые преобразуют последовательности сдвинутых во времени прямоугольных импульсов впоследовательности коротких положительных импульсов (диаграммы в и г),соответствующих передним (задним)фронтам прямоугольных импульсов навходах дифференциаторов, С выходадифференциатора 5 короткие импульсы(диаграмма в) поступают на вход генератора 6 пилообразного напряжения, аимпульсы (диаграмма г) - на один извходов схемы 9 выборки-хранения, Короткий положительный импульс (диаграм ма в) дифференциатора 5 устанавливает выходное напряжение генератора 6 равным нулю, и после оконцания этого импульса выходное напряжение генератора 6 линейно возрастает до моментаприхода следующего. Таким образом, на выходе генератора 6 появляется пилообразное напряжение. (диаграмма д) с частотой, равной частоте модуляции светового потока.Это напряжение поступает на один из входов схемы 7 сравнения, на другой вход которой подается опорное напряжение от источника 8 постоянного тока, С выхода схемы 7 пилообразное напряжение (диаграмма а), смещенное относительно нуля на величину опорного напряжения 0 и, поступает на второй вход схемы 9 выборки-хранения, которая запоминает величину напряже ния (диаграмма е) пилообразной формы в момент прихода на первый вход схемы 9 короткого положительного импульса (диаграмма г) от дифференциатора 12 и сохраняет величину этого напря 50 жения постоянной до момента прихода следующего импульса, Напряжение (диаграмма ж) с выхода схемы 9 выборки- хранения поступает на вход усилителя 10 мощности и далее - на электродвигатель 1, замыкая контур регулирова 55 ния.Среднее значение постоянной составляющей напряжения на выходе схемы 69 при вращении электродвигателя 1,в установившемся режиме зависит отуровня опорного напряжения 0 , навелицину которого схема 7 сравнениясмещает относительно нуля напряжение (диаграмма а) пилообразной формына входе схемы 9, Среднее значениепостоянной составляющей напряжения(диаграмма з) на выходе усилителя10 мощности определяет номинальнуючастоту вращения электродвигателя 1,При воздействии внешних факторов, например при уменьшении момента нагрузки Индрэлектродвигателя 1 или приувеличении напряжения его питания, частота вращения электродвигателя 1увеличивается, Соответственно увеличиваются частота модуляции световогопотока, частота следования импульсов (диаграммы а и б) на выходе таходатчиков 2 и 3 и частота запуска генератора 6, а время задержки й меж"ду последовательностями короткйх импульсов (диаграммы г и в) на выходах дифференциаторов 12 и 5 и уменьшается. Так как скорость линейногонарастания пилообразного напряжения(диаграмма д)на выходе генератора бостается неизменной при увеличениичастоты его запуска дифференциатором5, а промежуток времени между запуском генератора 6 и моментом запоминания текущего значения пилообразного напряжения (диаграмма е) схемой9 выборки-хранения, .определяемым моментом прихода импульса ( диаграмма г )от дифференциатора 11, сокращаетсято на выходе схемы 9 уровень напряжения (диаграмма ж) уменьшается, Соответственно. уменьшаются напряжение(диаграмма з) на выходе усилителя 1 Омощности и частота вращения электродвигателя 1, устремляясь к номинальному значению,При увеличении момента нагрузкиаэлектродвигателя 1, приводящим к снижение его частоты вращения, происходит обратный процесс, потому цто напряжение на выходе устройства длястабилизации частоты вращения электродвигателя находится в прямой зависимости от времени задержки междупоследовательностями импульсов навыходе таходатциков,Таким образом, замкнутый контуррегулирования путем изменения напряжения, подаваемого на электродвигатель, компенсирует изменение его частоты вращения при воздействии внеш 989720них факторов, поддерживая ее стабильной в пределах допустимой ошибки.При использовании в предлагаемомустройстве тахдатчиков индукционного типа источником излучения маг- ьнитного потока является катушка, питаемая постоянным током, или постоянный магнит, в качестве модуляторамногополюсная деталь с различной магнитной проводимостью или многополюс- оный магнит, а чувствительным элементом таходатчика является катушка,ЭДС на выходе которой имеет частоту,кратную частоте вращения электродвигателя,Устройство обладает высоким быстродействием, стабилизирует мгновенную частоту вращения тихоходного электродвигателя, обеспечивая практически равномерное вращение электродви 20гателя с относительно малоинерционным диском, и некритично к погрешности изготовления таходатчиков,Формула изобретенияУстройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя, содержащее последовательно соединенныетаходатчик, усилитель-ограничитель,дифференциатор, генератор пилообразного напряжения и схему сравнения,источник постоянного тока с выходом, подключенным к второму входусхемы сравнения и усилитель мощности, подключенный к электродвигателю,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения равномерности вращения электродвигателя, в него введены последовательно соединенные второй таходатчик, размещенный относительно первого со сдвигом в направлении вращения двигателя, второй усилитель-ограничитель, второй дифференциатор и схема выборки-хранения, второй вход которой подключен к выходусхемы сравнения, а выход - к входуусилителя мощности, причем таходатчики выполнены с общим модулятором.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеПолозов Ю.С, Механизмы электропроигрывающих устройств, Л "Энергия"1971, с. 123-125,2, Хидэо Канэко. Проигрыватели с непосредственным приводом. - ДЭМПА Кагаку, 1973, М 6, с. 98-99,117/76 Тираж 685 лиал ППП "Патент", г ород, ул, Проектн НИИПИ Зак 989720 Подписное