Устройство для определения направления вращения вентильного электродвигателя

Изобретение относится к электротехнике, в частности к эдектропривоцу, и может быть использовано цля полученияинформации о направлении вращения вентильного электродвигателя и в устройствах аля зашиты электродвигателей отнеправильного направления вращения,Известно устройство цдя опрецелениянаправления вращения, выполненное набазе вентильного электродвигателя, содержащее в общем случае синхроннуюмашину, п 1 -секционная обмотка которойподключена к коммутатору на Ф транзисторах, каждый из которых включенв диагональ выпрямительного моста.Транзисторы коммутатора управляютсяот чувствительных элементов датчикаположения ротора 11Недостатком. такого датчика являетсяего сложность, вызванная необходимостьювведения в его функциональную схему илисинхронной машины,или дополнительнойобмотки в синхронную машину вентильного электродвигателя.Наиболее .близким к изобретению является устройство для определения направления врашения вентильного электродвигателя, содержащее первую группуО-триггеров, в количестве равном числу О 1 каналов датчика положения роторавентильного электродвигателя, выходыД-триггеров подключены к входам первогологического сумматора; в каждом 3-григгере информационный вхоц подключен кпрямому выходу одноименного и-го канала датчика положении ротора, а входыТрактуемый" и Установка нудяф поцключены к прямым выходам следующихпо направлению вращения (й+1)-гои (8+2)-го каналов датчика положенияротора соответственно 2Недостатком известного ус тройстваявляется низкая точность, вызваннаянеоднозначностью выходной характеристики при различных реально существующихрежимах работы.Бель изобретения: повышение точности эа счет устранения неоднозначностивыходной характеристики,Поставленная цель достигается твм,что устройство аля опрецедения направления вращения вентильногоэлектродви- .гателя, содержащее первую группу 0-триггеров, в количестве равном числу р 1 канам;лов датчика положения ротора вентильногоэлектродвигателя, выходы 3-триггеровподключены к входам первого логического сумматора, в каждому-ггриггере информационный вход повцпочен к прямому выходу соответствующего П -го каналадатчика положения ротора, а вхоцы "Тестируемый" и "Установка нуля" поцключены к прямым выходам (П+1)-го и (П+2)-го5 каналов цатчика положения, ротора соответственно, дополнительно снабжено второй группой из Гй О-фгриггеров, вторымуправляемым логическим сумматором с Щвходами и выхоцным триггером, а пер1 О вый логический сумматор выполнен суправляющим входом, в каждому-триггере второй группы информационный входпоакдючен к прямому выхоцу соответствующего И -го канала датчика подо 15 жения ротора, а входы "Тактируемыйи Установка нуля подключены к прямымвыхоцам (О)-го и (й)-го каналацатчика положения ротора соответственно, выхоцыЭ-триггеров второй группы20 подключены к входам второго управляемого логического сумматора, выход которого подключен к вхоцу "Установкануля" выходного триггера, к вхоцу "Установка единицы" которого подключенУ 5 выход первого логического сумматора,управляющие входы первого и второгологических сумматоров подключены соответственно к прямому и инверсномувыходам выходного триггера,зО Устройство дополнительно снабженотретьей и четвертой группами, состоящими каждая изб О -триггеров, каждыйлогический сумматор снабжен Ю дополнительными входами, а кажцый канал дат 35 чика положения ротора выполнен с инверсным выходом, выходы 1) триггеровтретьей и четвертой групп подключенык инверсным выходам канадов датчикаположения ротора аналогично поаклю 4 й чению,их прямых выходов к входам0 -триггеров первой и второй групп соответственно, выходы 3-триггеров третьей и четвертой групп подключены кдополнительным входам первого и второ 45 го логических сумматоров соответственно.На фиг, 1 представлена функциональ-,ная схема устройства для определениянаправления вращения с двумя группа 5 О, ми 3-триггероц на фиг. 2 - эпюрынапряжений, поясняющие работу устройства с авумя группами;Э триггеровна фиг. 3 - функциональная схема устройства с четырьмя группами 1)-тригегеров на фиг. 4 - эпюрьг напряжений,55поясняющие работу устройства с четырьмя группами триггеров ,на фиг. 5 пример выполнения логического суммато- раез1022Устройство для опрецеления направления вращения вентильного электродвигателя (фиг. 1) соцержит первую группу Э-триггеров 1 - 4, в количестве равном числу П каналов 8 - 8 цатчика 9 положения ротора вентильного электродвигателявыхоцы 2-триггеров поцключены к вхоцам первого логического сумматора 10, в каждому-триггере (1 - 4) нифОРМаЦИОННЫй,Д-ВХОЦ ПОДКЛЮЧЕН К ПРяМОМУщо выхоау оцноименного И го канада 5 - 8 датчика 9 положения ротора, а вхоцы фТактируемый"С и фУстановка нуля- Р, поцключены к прямым выходам слецующих по направлению вращения 1+1)-го (6,7,8 и 5) и (+2)-го (7,8,8 и 6) каналов датчика 9 положения ротора со ответственно. Устройство также снабжено второй группой из 3 -триггеров 11 - 14 вторым логическим сумматором 18 с Ф входами и управляющим входом 16 и выходным триггером 17, а первый логический сумматор 10 выполнен с управляющим входом 18, в каждом-триггере 11- 14 второй группы информационный Э-вход 2 поаюпочен к прямому выходу одноименного п -го канала 8-,8 аатчика 9 положения ротора соответственно, выходы Э триггеров 11 .14 второй группы поц ключены к вхоцам,второго управляемого логического сумматора 18, выход котоЗО рого подключен к входу Установка нуляйК.19 выходного триггера, к входу Уста вовка единицыб 20 которого подключен выхоц первого логического суммато ре 10, управляющие входы 18 и 16 пер-вого 10 и второго 18 логических сумматоров подключены к прамому 21 и инверсному 22 выхоцам выхоаного триъгера 17, один из которых, например, прямой 2.1 является выходом устройства цдя определения направлении вращения.Устройство адя определения направления вращения (фнг. 3), кроме того, со деркит третью и четвертую группы соф стоящие каждая из 3 триггеров 23 - 26 ф и 27 - 30 соответственно, а каждый ло ический сумматор снабжеваополни тельными входами, выхоаы 3" триггеров . Третьей 23 - 26 и четвертой.47 - 30групп подключены.к инверсийы выходам фф каналов 8. 8 датчика 9 положения ро тора анадогячво подключению их прямых выходов к входами ытриггеров первой 1 4 и второй 11 - 14 групп соответствен ио, выхоцыб триггеров третьей 23 -26 и четвертой 27 - 30 групп,подключены к дополнительным входам первого 10 и второго 18 логических счматоров со 278 4ответственно, Каждый логический сумма тор включает в себя многовхоцовой логический элемент И-НЕ 31 (фиг. 8) и логический элемент И 32 с одним инверсным входом, являющимся управляют щим входом логического сумматора.Устройство для опрецеления напрев ления вращения вентильного алектродви гателя работает слецующим образом.Ддя примера рассмотрим работу уса ройства, опрецеляющего направпение вращения вентильного эдектроцвигателя с четырехканальным датчиком положения ро тора, вырабатывающего сигналы длитель ностьюи смещенными на уголЯ 2,При направлении вращения вннтильного электродвигателя, например, вправо ва интервале времени . 1, датчик 9 по ложения ротора вырабатывают такую послеаоватедьность импульсов 0, ц, 0, 8(фиг. 2), при которой происходит пот явление нулевого потенциала на всех, например, инверсных выхоцахЗ-фтригте ров 1 - 4, Так, например, в момент вре меня 1 под аействием положительного фржта сигнала 08 кащща 8 датчика 9 положении ротора на выходами триггере 3 устанавливается потенциал логического нуля так как на его информационном 0 входе имел место положительный по тенциал с канала 7 датчика 9 положения ротора. Аналогично переключаются и Оо тадьиыеО-триггеры 2 - 4. Появление Отряданых импульсов Ор Ц, 0104 на выходах 3-ериггеров 1 - 4 соотвеь Ответ вапревлению вращения вентильиОГФ электродвигатели вправо, этому же ва правлению вращения соответствует н положительный потенциал О,на выходе 21 выходного триггера 17.При изменении направления вращвния в момент времени 1 изменяется порядок следования импульсов с датчика 9 положения роторе. При последовательности импульсов с датчика 9, соответствующей измененному левому направлению враще ыия на интервале времеви 15 е на вы хоцахЗ триггеров 11, 12, 18 и 14, например инверсных, поочередно появляются импульсы Он Ц ц О.ц 0теЭ триггеров 11 - 14 второй группы происхоцит анвлогично работе Э-стригге ров 1 - 4 первой группы.На логическом сумматоре 18 происхо дит суммирование Отрицательных импудьфф сов с 2-триггеров 11 - 14, так как на его управляющем входе 16 цо момента времени 14 имел место, уровень логичес кого нуля, Работа логического суммато10222 5ра 10 или 15 происхоаит по законамцифровой логики. В момент времени 1,на выхоае логического сумматора 15появляется положительный уровень 0 5поа действием срабатывания Ц-триггера 11.Этот уровень вызывает переключение выходного триггера 17 и на его выхоае 21установится уровень логического нуля,а на выходе 22 установится уровень логической единицы (. 0).1 ОНа управляющем входе 16 логическогосумматора 15 появится уровень логической еаиницы, при этом будет прекращенопрохождение информации суммированияна выход логического сумматора 15,,ИПри изменении направления вращения.слева направо в момент времени 15отрица ельные импульсы снова поочеред-но будут появляться на выходах) триггеров 1 - 4 первой группы. На управляю.йфшвм входе 18 логического сумматора 10имеет место уровень логического нулядо момента времени 16. При появлениипервого отрицательного импульса на одном иэО-триггеров 1 - 4 первой группы,25напримерО-триггера 2, в момент времени ,6 и при наличии разрешающего уровня логического нуля на входе 18, логический сумматор 10 вырабатывает уровеньлогической единицы ( О ). Выходной триг-ЗЕгер 17 переключается и на выходе 21устанавливается уровень логической единицы, а логический сумматор 10 прекращает подачу переключающего импульса 50,Введение обратных связей с выходов вы- Ихоаного триггера 17 на управляющие входы логических сумматоров 10 и 15 позволяет исключить недопустимый режимработы выходного триггера, когда засчет разных времен срабатывания на выходах логических сумматоров 10 и 15могли иметь место одновременно два1 уровня логической единицы,Переключение выходного триггера 17(фиг. 2) происходит спогрешностями 8и с относительно истинного момента смены3направления вращения, Однако каждая иэ нихне будет превышать 5,. Определяет ся 3 значением разрешающей способнопп %0сти аатчика 9 положения ротора, испольэуемого в данном примере-пни =На фиг. 3 показан пример реализацииустройства для определения направлениявращения позволявший получать инфор1Имацию о направлении вращения с однозначной и минимальной погрешностью при использовании датчика положения ротора,вырабатывающего сигналы длительно 78 Ьстью%/4, смещенные относительно аругдруга на угол /, т.е, аатчика, у которого изменение направления вращения может происходить при различных сочетаниях сигналов в каналах.Устройство аля опреаеления направления вращения, показанное на фиг. 3, отличается от устройства, изображенногона фиг. 1, наличием третьей и четвертойгруппыЭ.сгриггеров 23 30. Они необходимы аля сохранения однозначности погрешности определения направления вращения при неоднозначном сочетании сигналов Ц,О 07, Ц 8 (риг. 4)в каналахдатчика положения ротора в момент реверса, Для этого их вхоаы связанысинверсными выходами каналов 5-8 аатчика 9 положения ротора,Сигналы."04 и О-Она выхоаах0-триггеров 1-4 и 23-26 первой и третьей групп вырабатываются при направленин вращения вертикального электродвигателя вправо, Эти сигналы смещеныдруг относительно друга на угол к/ф.,Аналогично сигналы О- О 4 и О - О 50на выхоаахО-фгриггеров 11-14 и 27-30второй и четвертой групп вырабатываются при левом направлении вращения, Этисигналы смещены друг относительно аруга на угол к/4. Такое смешение сигналовпозволяет сохранить погрешность однозначной и минимальной для данноготипа датчика 9 положения ротора. Так,например, в момент времени гпоявляется сигнал на 3-григгвре 30 четвертойгруппы, посредством которого на выходедатчика направления врвщени я иэменяеься информация. Если бы этот тип датчнка положения ротора был использован сустройством для определения напряжениявращения, изображенным на фиг. 2, тосмена информации после реверсапроизошла бы только в момент времени,когда сработаете-триггер 12 второйгруппы, Иэ эпюр напряжения (фиг. 4)видно, что использование устройства дляопределения направления вращения (фиг, .3)"позволяет с однозначной и наименьшейпогрешностью, нв превышающей рвзрвшакацей способности датчика положенияротора, определить направление вращения, Погрешность, при этом будет определятьсяъ 5 6 7 фВ данном случае разрешающая способность датчика 9 положения ротора раввыходной характеристики. Это цает возможность реализовать на базе вентильныхэлектроцвигателей различные схемы регулирования приводов робототехники, позиционных приводов повышенной точности и т.ц. 71022278гИспользование изобретения позволитповысить точность определения направления вращения цо величины разрешающей способности используемого в вентильном апектродвигателе датчика положения ротора за счет устранения неоднозначности1022278УОРЭСоставитель Л. Краснов Репактор Н, Гришанова Техрец Ж. Кастелевич Корректор Л Волощак Заказ 4062/47 Тираж 687 Попписное ВНИИПИ Госупарственного комитета СССРпо аелам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., и. 4/5филиал ППП "Патент",.г. Ужгороп, ул. Проектная, 4