Устройство для определения направления вращения вентильного электродвигателя

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ВЕНТИЛЬНСГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее многоеходдаой логический сумматор, и первую группу D -триггеров в количестве, равнпл числу Ш каналов датчика положения ротора вентильного электродвигателя, в каждом п- М В -триггере информаанонный и тактируемый -входы подключены к прямым выходам п -го и (П+1)-го каналов датчика псяожения ротора соответственно, один из выходов каждого Р -триггера подключен к соответствукяцему входу логического сумматора , выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет устранения неоднозначности выходной характеристики, 6 него дополнительно введены на каждый D-триггер две логические схемы совпадения, а каждый канал датчика положения ротора выполнен с инверсным выходом, к входу Установка нуля И -го D -триггера подключен выход первой логической схемы совпадения, первый вход которой связан с инверсным выходом другого D -триггера , а тугорой вход подключен к выходу второй логической схемы совпадения, первый вход которой подключен к прямому выходу собственного D -триггера, а второй вход - к инверсному выходу

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕОНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„.102227?

g(59 Н 02 P 6/02

Г

I 4р

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМЙТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3370250/24-07 (22) 28. 12.81 (46) 07.06.83. Бвп. Ж 2.1 (72) А. А. Иванов,-В. К. Лозенко и Л. Н. Негодяев (53) 621.313.292.83(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 283373, кп. Н 02 К 29/02, 1970 °

2. Разработка систем электропривойа. для органов управления- подвижного объекта. Отчет МЭИ М ф. 13966, ч. 1, 1981, с, 98-100. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ.

ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержашее многовхоцовой логический сумматор, и первую группу D -триггеров в количестве, равном числу Ф каналов датчика положения ротора вентильного электродвигателя, в каждом й- N Э -триггере информапионный и тактируемый . входы подключены к прямым выходам п -го и {0+1)«го каналов йатчика положения ротора соответственно, один из выходов каждого ) -триггера подключен к соответствукнцему вхойу логического сумматора, выход которого является выходом устройства, о т л s ч а в m е е с я тем, .что, с целью повышения точности за счет устранения неоднозначности выходной характеристики, в него йополнительно ввейены на каждый 2-триггер две логические схемы совпадения, а каждый канал датчика положения ротора выполнен с инверсным выходом, к входу

::"Установка нуля И -re D -триггера подключен выход первой логической схемы совпадения, цервый вход которой связан с инверсным выходом другого D òðèããåра, à т,торой вход подкпвчен к выходу второй логической схемы совпадения, первый вход которой подключен к прямому выходу собственного 2 -триггера, а второй вход — к инверсному выходу (tl+1)-го .канала датчика положения ротора.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю m е е с я тем, что первый вход первой логической схемы совпадения Д -го

П-триггера подключен к инверсному выходу (и+1)-го D -триггера.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч аю m е е с я тем, что оно дополнительно снабжено второй группой из Al D -трит геров и на каждый из указанных D -триггеров йвумя логическими схемами совпадении,- а логический сумматор снабжен ,дополнительными N входами, в каждом й-8 2- триггере второй группы информайионный вход подключен к прямому вы,ходу п -го канапа датчика положения ротора, тактируемый вход — к инверсному выходу (q-1)-го канала датчика положе- 5 ния ротора, а вход Установка нуля"к выходу первой дополнительной логичес- 1,", ) кой схемы совпадения, первый вход кото- рой подключен к инверсному выходу П -го фф

D-триггера первой группы, а второй вход ф к выходу второй допопнительной логической схемы совпадения, первый вход которой подключен к прямому выходу собст,венного 9 -триггера, а второй вход — к прямому выходу (p-1)-го канала датчика положения ротора, один as выходЬв каждого D -триггера второй группы подключен к соответствующему йопопни тельному фйэ входу логического сумматора, а первый sxoa первой логической схемы совпадекия И -го

Ц-триггера первой группы подключен к инверсному выходу (11+1)-ro, T3 --тригге,ра второй группы.

1022277

Изобретение относится к электротехнике, в частности к эпектроприводу, и может быть испопьзовано для получения информации о направлении времени вентильного электродвигателя и в устройствах . дпя зашиты электродвигателей от неправильного направления вращения.

Известно устройство дпя определения направления вращения, выполненное на базе вентильного электродвигателя. Оно содержит в общем случае синхронную машину, rn -еекционная обмотка которой подключена к коммутатору íà N -транзисторах, каждый из которых включен в диа г> гональ выпрямитепьного моста. Транзисторы коммутатора управпяются от чувствительных элементов датчика положения ротора flj.

Недостатком такого устройства является его сложность, вызванная необходи- > мостью введения в его функциональную схему или синхронной машины,ипи допопнительной обмотки в синхронную машину вентильного электродвигателя.

Наиболее близким к изобретению является устройство дпя определения направления вращения вецтипьного электродвигателя, содержащее первую группу О -триггеров, в количестве pasHoM числу hl каналов датчика положения ротора вентиль- 30 ного электродвигателя, выходы 3 -триггеров подключены к входам первого логического сумматора, в каждом ),) -триггере информационный вход подключен к прямому выходу одноименного tl -го канала датчика положения ротора, а входы

"Тактируемый" и Установка нуля подключены к прямым выходам следующих по направлению вращения (пав+1)-го и

@+2)-го канала датчика попожения рото- 4Е ра соответственно (2g, Недостатком известного устройства является то, что лишь в одном случае при смене информации на выходе логического сумматора с нулевого сигнала на 4 единичный сигнал ошибки 8 не превышает разрешающей способности датчика положения ротора ($ «с, и). При смене информации на выходе логического суммато ра с единичного сигнала на нулевой сигнал ошибки возрастает в три разафй п, Д,,Оля режимов реверса сигнал ошибки не

"превышает удвоенной величины разрешающей способности датчика положения ро--р Л о) °

Таким образом, недостатком йзвестного устройства является низкая точность, вызванная неоднозначностью выходной характеристики при различных реально существующих режимах работы, 11ель изобретения — повышение точности за счет устранения неоднозначности выходной характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дпя определения направления вращения вентипьного электродвигателя, содержащее многовходовой логический сумматор и первую группу D -триггеров в количестве, равном числу rn каналов датчика положения ротора вентильного электродвигателя, в каждом tl -м

D-триггере информационный и тактируемый входы подключены к прямым выходам g -го и (П+1)-ro каналов датчика положения ротора соответственно, один из выходов каждого D -триггера подключен к соответствующему входу логического сумматора, выход которого явпяется выходом устройства, дополнительно введены на каждый Э -триггер две логические схемы совпадения, а каждый канал датчика положения ротора выполнен с инверсным входом, к входу "Установка нуля" q -го 2 -триггера подключен выход первой логической схемы совпадения, первый вход которой связан с инверсным выходом другого 1) -триггера, а второй вход подключен к выходу второй логической схемы совпадения, первый вход кото- рой подключен к прямому выходу собственного З-.триггера, а второй вход - к инверсному выходу 0 +1)-го канала датчика положения ротора.

Кроме того, первый вход первой логи-, ческой схемы совпадения r) -го 9 -rparгера подключен к инверсному выходу (О+1)-го Q -триггера.

Устройство допопнитепьно снабжено второй группой из fp D-триггеров и на каждый иэ укаэанных D -триггеров двумя логическими схемами совпадения, а логический сумматор снабжен допопнитепьными Al входами, в каждом р -м

D-триггере второй группы информацион- ный вход подключен к прямому выходу

tl-го канала датчика положения ротора, тактируемый вход - к инверсному выходу (h-1)-го канада датчика положения роторе, а вход Установка нуля" - к выходу первой дополнительной логической схемы совпадения, первый вход которои подкпючен к инверсному выходу g -ro

2-триггера первой группы, а второй вход к выходу второй допопнитепьной логической схемы совпадения, первый вход которой подключен к прямому выЭ 10222 ходу собственного D -триггера, а второй вход — к прямому выходу (5-1)-го канала датчика положения ротора, один из вы. ходов каждого D-триггера второй группы подключен к соответствующему допоп5 нительному входу логического сумматора, а первый вход первой логической схемы совпадения и -го 2 -триггера первой группы подключен к инверсному выходу (ц+1)-го 0 -триггера второй группы.

На фиг. 1 изображена схема устройства с одной группой 0 — ; на фиг.2 » эпюры напряжений устройства, представ -. ленного на фиг. 1; на фиг. 3 - схема устройства с двумя группами D -триггеров; на фиг 4 — эпюры напряжений устройства, представленного на фиг. 3. . Устройство для определения направления вращения вентильного электродвигателя (фиг. 1) содержит многовходовой ло-2 гический сумматор 1 и первую группу

D-триггеров 2-5 в количестве (четыре), у равном числу каналов датчика 6 положения ротора вентильного электродвигателя в K&KAoM Q -триггере 2 (3-5), инфор- мационный и тактируемый входы подключены к прямым выходам одноименного 7 (8-10) и следующего по направлению вращения (8-10 и 7) каналам датчика положения ротора соответственно, один из выходов, например прямой, каждого

D-триггера подключен к соответствующему входу логического сумматора 1, выход которого является выходом устройства. Каждый D -триггер 2 {3-5} снабжен двумя логическими схемами совпа- З5 дения 11 и 12 (13 и 14; 15 и 16;

17 и 18), к выходу Установка нуля

0-триггера 2 (3-5} подключен выход первой логической схемы совпадения 12 (14, 16 и 18), первый вход которой свя- зан с инверсным выходом 33 -триггера

3 (4, 5 и 2), а второй вход подключен к выходу второй логической схемы совнадения 11 (13, 15 и 17), первый вход которой подключен к прямому выходу соб-4З ственного D -триггера 2 (3-5), а второй вход - к инверсному выходу канала 8 (9, 10 и 7) датчика пойожения ротора.

Устройство для определения направления вращения (фиг. 3), кроме того, со- ъ0 держит вторую группу из четырех 13--триггеров 19-22 и на каждый З -триггер

19 (20-22) по две логические схемы совпадения. 23 и 24 (25 и 26; 27 и

28; 29 и 30), в каждом 1) -триггере у

19 (20-22) второй группы информационный вход подключен к прямому выходу одноименного канала 7 (8-10) датчика

77 ф

6 положения ротора, тактируемый входк инверсному выходу канала 10 (7-9) датчика положения ротора, а .вход Установка нуля — к выходу первой дополнительной логической схемы совпадения

24 (26, 28 и 30), первый вход которой подключен к инверсному выходу Р»триггера 2 (3-5) основной группы, а второй вход к выходу второй дополнительной логической схемы совпадения 23 (25-27}, первый вход которой подключен к прямому выходу собственного D -триггера 19 (20-22), а второй вход - к прямому выходу канала 10 (7-9} датчика 6 положения ротора, один из выходов, например инверсный, каждогоЗ -триггера второй группы подключен к соответствующему входу логического сумматора 1, а первый вход логической схемы совпадения

12 (14, 16 и 18) подключен к инверсному выходу I3 -триггера 20 (21, 22 и 19) второй группы.

Устройство ддя определения направления вращения вентильного электродвига- теля работает следующим образом.

Для примера рассмотрим работу устройства (фиг. 1), определяющего направление вращения вентильного электродвигателя с четырехканальным датчиком положения ротора, -вырабатывающим сигналы длительностью 1, смещенные на угол 3i/g.

При направлении вращения вентильного электродвигателя, например, вправо, на интервале времени 1 „.. 4 g (фиг., 2) датчик 6 положения ротора вырабатывает такую последовательность имцудьсов

0>-0<<при которой происходит появление положительных импульсов 02 Ид поочередно на всех D -триггерах 2-5. Так, например, в момент времени tg под действием положительного фронта сигнала

Ц канада 9 датчика 6 положения ротора на выходе l3 -триггера 3 устанавливается положительный потенциал, так как на его информационном входе имел место положительный потенциал с канала 8 датчика 6 положения ротора, а на вход

Установка нуля 1) -триггера 3 подается уровень догического нуля ({l ) с выхода логической схемы 14. Появлейие логической единицы на выходе 3.} -триггера 3 вызывает переключение логического элемента 12 - на его выходе устанавливается уровень логической единицы (Ц ). Это (7 приводит к установке на выходе j3 «триггера 2 уровня логического нуля, С приходом очередного положительного фронта

5 1022 одного из сигналов датчика положения ротора аналогично происходит переключение двух следующих ).) -триггеров. На погическом сумматоре 1 происходит суммирование всех сигнапов с D òðèããåðîâ

2-5 (ОФ).

При йзменении направления вращения в момент времени 6 изменяется порядок спедования импульсов с датчика 6 попожения ротора. На выходах всех Ь - 10 триггеров должны появиться сигнады, соответствующие погическому нулю. Рассмотрим как это происходит на примере

0-триггера 5. В момент времени t4 на .инверсном выходе какала 7 датчика 6 па 15 ложения ротора появпяется уровень погической единицы. Так как на выходе

3-триггера 5 имеет место тоже погическая .единица, то логический элемент 17 переипочится и на его выходе будет, р0 иметь место сигнал 0 <7, соответствующий логическому нупю. Этот .сигнал, ин- вертируясь в логическом элементе 18 (Ц ), переводит g -триггер 5 в нулевое состояние. Появление единицы на других 5

D-триггерах не произойдет, так как в момент прихода на тактирующий вход положитепьного фронта на информационном входе каждого 0 -триггера уже имеет место уровень логического нуля. В момент времени 44 логический сумматор переключится и на его выходе установится уровень логического нуля, свидетепьствующий об изменении направпения вращения вентипьного эпектродвигатепя.

Переключение произойдет с минимапьной возможной задержкой О ь о „ (0

При переводе вентипьного эпектродви- . гателя снова на вращение вправо в момент времени первый же попожитепь- ный фронт импупьса, например, канала 8 в момент времени С переключит

D-триггер 2 в состояние логической еди-45 ницы, так как на информационном входе этого З -триггера имеет место уровень логической единицы с канапа 7 датчика попожения ротора. 2 -триггер 2 перекпючится в состояние логического нуля с появлением логической единицы на выходе D -òðèããåðà 3. Даже при вращении вправо работа 2 -триггеров будет происходить анапогично описанному выше алгоритму, В момент времени 4 по- 55 гический сумматор 1 перекпючится в состояние логической единицы, что свидетепьствует о правом направпении враше277 ния вентипьного электродвигателя. Произойдет это с минимально возможной задержкой 2 = 5) 4п п - 1 /2 .

В момент времени g вентипьный эпектродвигатепь изменит направление вращения и будет вращаться влево. Перекпю

1ение погического сумматора произойдет в момент времени tg аналогично описанному выше моменту времени с запаздыванием 5q = Я а Я „„=Я /g.

Описанный выше пример выполнения устройства дпя определения направления вращения вентипьного эпектродвигатепя вырабатывает информацию с однозначной и минимально возможной задержкой, не превышающей разрешающую способность испопьзуемого типа датчика попожения ротора, т.е. датчика, у которого изменение направпения вращения, как в одну, так и в другую сторону происходит при одном и том же сочетании сигналов в каналах, На фиг. 3 представлено устройство дпя определения направления вращения, обеспечивающее минимально возможную однозначную погрешность при неоднозначном сочетании сигналов в канапах датчика цопожения ротора в момент реверса.

Датчик вырабатывает сигналы длительностью Я/Д, смещенные друг относительноо друга íà lt, /2. " Работает он слеЛ дующим образом.

Пусть вентипьный эпектродвигатепь вращается вправо на интервале времени (фиг. 4). При этом датчик 6 попожения ротора вырабатывает такую поспедоватепьность импульсов 0 T - М <„при которой происходит появление положительных импульсов 0<» Ц и 0{ - Ц << пооч з редко на всех О -триггерах 2-5 и. 1922. Например, в момент времени 4 под действием положительного фронта сигнала канала 9 датчика 6 попожения ротора на выходе О -триггера 3 имеет место сигнап, соответствующий логической единице, так как на его информационном входе имел место сигнал с канала 8 датчика

6, а. на вход Установка нуля 5 -триг гера 3 подается уровень логического нуля с выхода логической схемы 14. Появление логической единицы на выходе

D-триггера 3 вызывает переключение логического элемента 26, на его выходе устанавпивается уровень логической единины. Это приводит к установке на выходе 9 -триггера 20 уровня логического нуля. Работа устройства, изображенного на фиг. 3, отличается от работы устрой1022277.ства, изображенного нв фиг. 1, тем, что переключение Э -триггеров второй группы

19-22 происходит по положительному фронту соответствующего инвертированно- . го сигнала датчика 6 положения ротора, 5 или, что тоже самое, по отрицательному фронту соответствующего прямого сигнала датчика 6 положения ротЬра. На интервале времени 4»,. 4.логический сумматор 1 суммирует сигналы, соответст- »О вуюшне логическим еднницам с выходов всех D -триггеров, и полученная информация свидетельствует об определенном направлении врашения вентильного алектродвигателя. »5

В момент времени 4 на прямом выходе канала 10 датчика положения ротора появляется уровень логической единицы. Так как нв выходе D -rpsrrepa 19 также имеет место уровень логической 20 едийипы, то логический элемент 23 переключится в состояние; соответствующее логическому нулю. Этот сигнал ин. вертируется в логическом элементе 34, Под действием его О -триггера 19 перей- .5 дет в состояние, соответствующее логическому нулю. Появление сигнала логическая единица на других 2-триггерах не произойдет, так как в момент прихода положи тельного фронта на тактирующий ЗО вход на информационном входе каждого из них имеет место сигнал, соответству-. ющий логическому нулю- В момент времени 1;4 логический сумматор переключи " и на го выходе уотано тся 35 уровень логического нуля, свидетельствующий об изменении направления - вращения.

После реверсиврования вентильного электродвигателя в момент времени 4g z первое же появление положительного фронта в данном случае сигнала канала

9 датчика 6 вызовет появпение сигнала, соответствующего логической единице, на выходе соответствующего D -триггера.

Это приведет к появпению в момент времени t g иа выходе логического сумматора 1 сигнала, соответствующего логичес; кой единице, соответствующего правому

l направлению вращения вентнльного элек: тродвигателя.

Переключение 9 -триггеров в моменты времени 8 и 1 »0 после реверсирования вен тильного электродвигателя соответст,венно в моменты времени t Z и g> происходит описанным выше способом. При атом задержка в срабатывании устройства для определения направления врашения .минимально возможная и в каждом случае не превышает величины разрешающей способности датчика 6 положения ротора, те-8»=6ъ=S = Sg ббпр q- < /4; .

Испопьзование изобретения позвонит повысить точность определения направления вращення.до величины разрешающей способности используемого в вентильном электродвигателе датчике попожения ротора за счет устранения -Фнеоднозначности выходной характеристики. Это даст возможность реализовать на базе вейтильных электродвигателей различные системы регулирования приводов робототехники позиционных приводов повышенной

I точности, 1022277

1022277

102 2277

1022277 иг.

Составитель Л. Краснов

Редактор Н. Гришанова Техред М.Коштура Корректор Л.Вокшан

Заказ 4062/47 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж»35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4