Устройство для управления многофазным двигателем возвратно поступательного движения

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 141 62 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ЗОБРЕТЕНИ ЕТЕПЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ(57) Изобретение отностися к электртехнике, а именно к системам:управления электроприводом возвратно-поступательного движения, и может бытьиспользовано в металлообработке, станстанкостроении, текстильном машиностроении, приборостроении, робототехнике. Целью изобретения являетсярасширение функциональных возможностей устройства путем обеспечениярегулирования длины и скорости переоОПИСАНИ Н АВТОРСКОМУ мещения подвижного элемента двигателя. Это достигается обеспечениемперемещения электромагнитной волны виндукторе путем последовательного переключения катушек 4 индуктора 5,обусловленного сдвигом информациив двоичном реверсивном регистре 6,управляющем усилителями мощности 1,реверсирования перемещения изменением направления сдвига регистра бделителем частоты , регулированиядлины перемещения за счет изменениятачек реверсирования регистра путемизменения двоичных чисел, записываемых в делитель частоты 7 после каждого перемещения, регулирования скоростии перемещения изменением частотытактовых импульсов генератора 8, Привключении питания одновибратор 11вырабатывает импульс, записывающийчерез задатчик кода 14 начальную ин.формацию о числе одновременно включаемых катушек 4 в регистр 6. Затемпроводится последовательное включе-.ние катушек 4 для возврата подвижного элемента в исходное положение В дальнеишем длина перемещения определяется эадатчиком кода 15,Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению возвратно-поступательным движением многофазных электродвигателей в частФ ности мотор-подшипников.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем регулирования .скорости и длины перемещения подвижного элемента двигателя.На фиг,1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема первого задатчика кода с ручным управлением; на фиг.3 в ,схема второго задатчика кода с ручным управлением; на фиг.4 - таблица состояний реверсивного сдвигового регистра и управляемого делителячастоты.Устройство для управления много фазным двигателем возвратно-поступательного движения содержит ключевые усилители 1 мощности (фиг.1) по числу фаз, каждый из которых снабжен управляющим входом 2 и входом 3 задания напряжения, а выходами подключен к соответствующей катушке 4 индикатора мотор-подшипника 5, реверсивный сдвиговый регистр б,снабженный информационными (установочны ми) входами К и В в каждом разряде, тактовым С-входом и входом Й 1 направления, управляемый делитель 7 .частоты, снабженный информационными Р-входами в каждом разряде, входом РЕ рарешения записи, тактовым С-входом и К-входом сброса, генератор 8 тактовых импульсов регулируемой частоты, первый 9 и второй 10 Р-триггеры, первый одновибратор 11, входом подключенный к источнику питания, второй одновибратор 12, снабженный прямым и инверсным выходами, третий одновибратор 13, первый задатчик 14 кода, снабженный прямым и ин версным выходами в каждом кодовом разряде, второй задатчик 15 кода, снабженный двумя входами 16 и 17, первый 18 и второй 19 элементы запрета, инветор 20, первый 21 и второй 22 элементы 2 И и преобразователь 23 частота - напряжение. Информационные Б-входы регистра б соединены с прямыми, а К-входы - с инверсными выходами первого задатчика 1455 кода, вход которого подключен к выходу первого одновибра тор а 11, К-входам сброса делителя 7 частоты и первого Р-триггера 9, управляющему входу второго элемента 19 запрета иБ-входу второго Р-триггера 10,Р-входкоторого соединен с нулевой шиной,тактовый С-вход - с выходом делителя7 частоты и входом инвертора 20,прямой и инверсный выходы - с первымивходами первого 21 и второго 22 элементов 2 И, вторые входы которых подключены к прямому выходу второго од -новибратора 12, вход которого черезвторой элемент 19 запрета соединенс выходом инвертора 20, тактовым Свходом первого Р-триггера 9 и управляющим входом первого элемента 18запрета, инверсный. выход - с входомтретьего одновибратора 13, выходомподключенного к входу РЕ разрешениязаписи делителя 7 частоты, тактовыйС-вход которого соединен с тактовымС-входом регистра би выходом первогоэлемента 18 запрета, а информационные Р-входы делителя 7 частоты - сразрядными выходами второго задатчика 15 кода, первый вход 16 которогосоединен с выходом первого элемента2 И 21, а второй вход 17 - с выходомвторого элемента 2 И 22, причем инверсный выход первого Р-триггера 9соединен с его Р-входом и входом направления регистра б,вход первого элемента 18 запрета соединен с выходом генератора 8 и входом преобразователя 23частота - напряжение, выход которого подключен к входам 3 задания напряжения ключевых усилителей 1 мощности, управляющими входами 2 подключенных к выходам разрядов регистра 6.Первый задатчик 14 кода содержитдиодную матрицу, построенную на диодах 24-35 (фиг.2), к входам которойподключены многопозиционный переключатель 34,. с входом 35, являющим-.ся входом задатчика 14 кода, а выходычерез регистры 36-39 соединены с нулевой шиной и подключены к входаминверторов 40-43,1Второй задатчик 15 кода содержитдиодную матрицу, построенную на диодах 44-75 (фиг.З), входы которойподключены к многопозиционным переключателям 76 и 77 через диоды 7885 и 86-93 соответственно, причемвход переключателя 76 является входом 16 задатчика 15 кода, а вход переключателя 77 - его входом 17,Выходы диодной матрицы, подключенныечерез резисторы 94-97 к нулевой ши 3не, соединены поразрядно с Б-входами КБ-триггеров 98-101 и черезинверторы 102 - 105 с К-входами этихтриггеров, причем выходы триггеров98-101 являются выходами разрядоввторого задатчика 15 кодов,В качестве задатчиков 14 и 15 кодов могут также использоваться про -граммирующие устройства или процессор управляющей ЭВМ.Устройство для управления многофаэным двигателем возвратно-посту. -пательного движения работает следующим образом,При включении питания выходнойимпульс одновибратора 11 устанавливает в нулевое состояние управляемый делитель 7 частоты и первый 0 триггер 9, а в единичное состояниевторой Р-триггер 10, а также запрещает прохождение сигнала через второй элемент 19 запрета по его прямому входу, Этот же импульс, поступая на вход первого задатчика 14кода, вызывает появление на его параллельных выходах кодовой комбинации, соответствующей заданному количеству одновременно включаемых катушек 4 индуктора мотор-подшипника5, запись "1" в младшие разряды регистра б, включецие соединенных сэтими разрядами входами 2 ключевыхусилителей 1 мощности и соответствующих катушек 4. Уровень "0" на выходе СО делителя 7, обусловленный егонулевым состоянием, вызывает появление уровня "1" на выходе инвертора20 и на инверсном входе первогоэлемента 18 запрета, запрещая прохождение импульсов тактового генератора 8 на тактовые С-входы регистра6 и делителя 7. Одновременно нулевымсостоянием первого 0-триггера 9 обусловлен уровень1" на входе направления регистра 6, чем предопределенсдвиг информации в регистре в прямомнаправлении (от младших разрядов кстаршим) .После прохождения одиночного импульса на выходе одновибратора 11 ина инверсном входе второго элемента19 запрета устанавливается уровень"0", чем разрешается прохождениеуровня "1" с выхода инвертора 20 навход второго одновибратора 12, запуск последнего и появление на егопрямом выходе импульса положительнойполярности поступающего на вторыеразрешается прохождение тактовых им-,гульсов, вырабатываемых г енератором8, на тактовые С-входы регистра 6 иделителя 7.Поскольку при.включении устройства положение реактивного подвижного элемента мотор - подшипника 5 относительно индуктора является неопределенным, переключение электромагнитной волны после включения должно осуществляться по всеи длине индуктора (от первой до последней катушки 4) . При этом электромагнитная волна, подходя к месту расположения реактивного элемента, увлекает его за собой, позволяя в дальнейшем задавать крайние положения и регулировать длину перемещения.При количестве катушек 4 в индукторе (и количестве разрядов регистра 35 40 6), равном И, и количестве одновременно включаемьк катушек, равномМ с И, количество тактов, обеспечивающих прохождение электромагнитнойволны по всей длине индуктора, определяется числом И - (М), а количество разрядов делителя 7, достаточное для счета тактов при таком про-.хождении, определяется из соотношения 50 55, -1 1 2 - И- (М - 1)62 Дальнейшая работа устройства поясняется таблицей состояний регистра 6 17153входы первого 21 и второго 22 элемен - тов 2 И и проходящего на вход 16 второго задатчика 15 кода через элемент 2 И 21, что обусловлено единичным состоянием второго 0-триггера 10, При этом на выходе второго задатчика 15 кода появляется двоичный код числа, соответствующего максимальной емкости делителя 7 частоты.После прохождения импульса второго одновибратора 12 положительный перепад напряжения на его инверсном выходе запускает третий одновибратор 13, импульс которого, поступая на вход РЕ делителя 7 частоты, обеспечивает запись в делитель информации с выходов второго задатчика 15 кода, появление уровня "1" на выходе СО делителя 7 и переход в нулевое состояпие второго 0-триггера 10, а также появление уровня 0" на выходе инвертора 20 и на инверсном входе первого элемента 18 запрета, чем5 14 н делителя 7 (фиг,4), В приведенном в таблице примере количество катушек 4, равное количеству разрядов регистра б, И = 12, количество одновременно включаемых катушек И = 4, количество тактов, обеспечивающих прохождение электромагнитной волны индуктора по всей его длине, И - (М - 1) = 9, .При этом 2 ( 9 ( 2и количествоа-разрядов делителя 7 п = 4.Так как каждая катушка 4 (фиг.1) индуктора мотор-подшипника 5 и каждый ключевой усилитель 1 мощности могут иметь два состояния - Включено" и "Выключено", двоичное число 1 в разряде регистра б вызывает включение сОответствующих ключевого усилителя 1 мощности и катушки 4, а двоичное число 0 в разряде регистра 6 удерживает соответствующие ключевой усилитег.ь 1 мощности и катушку 4 в выключенном состоянии.Как видно из таблицы состояний (фиг.4), при включении питания (нулевой такт, пуск) двоичное число 1 записывается в 1-й, 2-й, 3-й и 4-й разряды регистра 6 (в остальные разряды с 5-го по 12-й включительно, записывается двоичное число 0),Одновременно делитель устанавливается в нупевое состояние с принудительной записью в него двоичного четырех - разрядного числа 0000 После прохождения импульса первого одновибратора 11 в делитель 7 записывается запрограммированное вторым задатчиком 15 кода (по входу 16) двоичное четырех- разрядное число 1000 (нулевой такт, запись), соответствующее максимальному количеству тактов, равному 9 и обеспечивающему перемещение электромагнитной волны в индукторе от первой до последней (12-й) катушки.При каждом последующем такте, опре деляемом прохождением на тактовые С-входы регистра 6 и делителя 7 им-. пульса с выхода генератора 8 регулируемой частоты, происходит сдвиг на один разряд информации в регистре 6 и уменьшение на единицу содержимого делителя 7 частоты, При сдвиге на один разряд информации в регистре 6 выключается первая из четырех включенных катушек 4 и включается первая последующая катушка, чем обеспечивается перемещение электромагнитной волны в индукторе и реактивного по - движного элемента мотор-подшипника 5.17158 ло 0111 (8-й такт, запись) .После выполнения запрограммированного количества тактов двоичное число 1 оказывается записанным в 2-й,З-й, 4-й и 5-й разряды регистра 6,содержимое делителя 7 равно 0000, навыходе.инвертора 20 появляется уровень "1", переводящий первый 0-триггер 9 в нулевое состояние, чем предопределяется дальнейший сдвиг информации в регистре б в прямом направлении, запускающий механизм записи следующего запрограммированного задатчиком 15 кода числа в делитель 7 50(15-й такт, запись, перемещение с2-й по 10-ю катушки индуктора моторподшипника 5, четырехразрядное двоичное число 0101) . Дальнейшая работа 55устройства аналогична описанной,5 10 15 20 25 30 После прохождения 8-го импульса на тактовые С-входы регистра би делителя 7 частоты (8-й такт) логическое число 1 оказывается записанным в 9 - й, 10-й, 11-й и 12 - й разрядые регистра б, при этом включены 9-я, 10-я, 11-я и 12-я катушки 4 индуктора. Содержимое делителя 7 частоты при этом становится равным двоичному четырехразрядному числу 0000, что вызывает появле,;ие уровня "0" на выходе СО делителя 7 и уровня "1" на выходе инвертора 20, переход в единичное состояние первого Р-триггера 9 и появление уровня "0" на входе направления сдвигового регистра 6, предопределяющего дальнейший сдвиг информации в регистре в обратном направлении (от старших разрядов к младшим),Одновременно уровнем "1" на выходе инвертора 20 запускается описанный выше механизм записи в делитель 7 частоты следующего двоичного числа, запрограммированного вторым задатчиком 15 кода и определяю- щего длину обратного перемещения реактивного элемента мотор-подшипника 5, Приведенный в таблице (фиг.4) пример предусматриваеттакое перемещение от 12-й до 2-й (включительно) катушки индуктора, При этом количество тактов, осуществляющих обратное перемещение, равно М - (М - 1) = 11(4-1) = 8 и в делитель 7 записывается двоичное четырехразрядное чисСкорость перемещения электромагнитной волны в индукторе и подвижного реактивного элемента мотор-подшип17158 8 7 14 ника 5 определяется скоростью (час- тотой) смены тактов, что, в свою очередь, определено частотой тактовых импульсов генератора 8. Регулирование частоты генератора 8 позволяет в широких пределах регулировать скорость перемещения реактивного элемента,5 10 15 20 25 Для обеспечения правильного соотношения между частотой переключенияи напряжением питания катушек 4 при частотном регулировании скорости,где Е - частота переключений; Б - напряжение питания катушек 4 индуктора, на входы 3 задания напряжения ключевых усилителей 1 мощности с выхода преобразователя 23 частота - напряжение,входом подключенного к выходу генератора 8, подается напряжение, являющееся линейной функцией частоты генератора 8.ч Таким образом, изменение двоичного числа, записываемого из первого задатчика 14 кода в регистр 6 при включении питания, позволяет изменять количество одновременно включаемых катушек 4 индуктора, изменение в процессе работы устройства двоичного числа, записываемого в каждом такте из второго задатчика 15 кода в делитель 7, позволяет регулировать длину перемещения реактивного элемента мотор-подшипника 5 при его возвратно-поступательном движении без остановки и переналадки устройства, а регулирование частоты тактовых им 35 40 45 50 55 Гопределяемого выражением - = сопзС1.1Ф пульсов, вырабатываемых генератором 8, позволяет регулировать в процессе работы устройства скорость линейного перемещения подвижного реактивного элемента мотор-подшипника 5. Формула изобретения Устр ойс тво для управл ения мног офазным двигателем возвратно-поступательного движения, содержащее ключевые усилители мощности по числу фаз, управляемый делитель частоты, регистр, генератор тактовых импульсов,0-триггер и одновибратор, подключенный входом к источнику питания, первый и второй задатчики кода, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональиых возможностей путем регулирования скоростии длины перемещения подвижного элЕмента двигателя, дополнительно введены первый и второй элементы запрета, инвертор, первый и второй элементы 2 И, второй и третий одновибраторы, второй В-триггер, преобразо -ватель частота-напряжение, ключевыеусилители мощности снабжены входамизадания напряжения, регистр выполненреверсивным сдвиговым, его информационные входы соединены с выходамипервого задатчика кода, вход которого подключен к выходу одновибратора, к входам сброса делителя частоты и первого П-триггера, управляющему входу второго элемента запрета иБ-входу второго Р-триггера, В-входкоторого соединен с нулевой шиной,тактовый вход - с выходом делителячастоты и входом инвертора, прямойи инверсный выходы - с первыми входами обоих элементов 2 И, вторые входы которых подключены к прямому выходу второго одновибратора, вход которого через второй элемент запрета соединен с выходом инвертора, тактовым входом первого Э-триггера и управляющим входом первого элемента запрета, инверсный выход - с входомтретьего одновибратора, выход которого подключен к входу разрешениязаписи делителя частоты, тактовыйвход которого соединен с выходомпервого элемента запрета и тактовымвходом регистра, а информационныйвход делителя - с выходом второго задатчика кода, входы которого соединены с выходами элементов 2 И, причем инверсный выход первого Р-триггера соединен с его Э-входом и входом направления регистра, вход первого элемента запрета соединен сгенератором импульсов и входом преобразователя частота-напряжение, выход которого подключен к входам задания напряжения ключевых усилителеймощности, управляющими входами соединенных с выходами разрядов регистра.орректор В.Роман ж 583 5 1303 но-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная роизво Заказ 4076/55ВНИИП И Государстведелам изобре 1 осква, Ж,Подписноеого комитета СССРний и открытийаушская наб., д.