Способ и устройство управления электромагнитным двигателем (варианты)

 

Изобретение может быть использовано, например, для гидравлических и пневматических систем. Технический результат заключается в том, что можно осуществить стабильность хода при изменении нагрузки от холостого хода до предельно допустимой, полностью устранить влияние дестабилизирующих факторов на работу агрегата, а также повысить КПД двигателя. Способ управления электромагнитным двигателем заключается в том, что одновременно с подключением обмотки к источнику питания формируют временной интервал, превышающий заданную длительность рабочего хода на время трогания, затем сравнивают его с фактическим временем рабочего хода и изменением тока обмотки или напряжения на ней уменьшают разность этих времен до величины, близкой к нулю. Устройство содержит последовательно соединенные источник питания, электронный ключ и обмотку двигателя, к которой через диод присоединен элемент гашения и дополнительный электронный ключ, датчик положения якоря и блок управления. Блок управления содержит генератор управляющих импульсов, широтно-импульсный модулятор, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, два одновибратора с инверсными выходами, элемент ИЛИ, RS-триггеру и элемент задержки сигнала по переходу из единицы в нуль. Блок управления также может быть выполнен в виде микроЭВМ, причем выход датчика положения присоединен к линии порта ввода данных микроЭВМ, а порт вывода управляющих сигналов одной линией соединен со входом электронного ключа, второй линией соединен со входом дополнительного электронного ключа и третьей линией присоединен к управляющим входам вентилей источника питания. 5 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическому приводу линейных электромагнитных двигателей, в частности к электромагнитным двигателям, совершающим работу на протяжении всего рабочего хода. Такой привод может быть использован, например, для гидравлических и пневматических систем - насосов, компрессоров, гидравлических и газовых клапанов, гидро- и пневмоинструментов и т.д.

Широко известен способ управления линейным электромагнитным двигателем, заключающийся в изменении длительности протекания тока в обмотке электромагнитного двигателя, при этом длительность подключения обмотки к источнику питания регулируется так, чтобы за это время совершался нормальный рабочий ход (Ряшенцев Н.П. и др. Электромагнитные прессы. - Новосибирск: Наука, 1989, с. 42, 123-127).

Электрические схемы устройств, построенных по указанному способу управления также известны (там же, рис.6.20, с. 140, рис.6.22, с. 142, рис.6.28, с. 147).

Однако известный способ управления малопригоден для привода устройств с непрерывной нагрузкой на якоре по ходу движения, так как изменение нагрузки на якоре, напряжения питания, разогрев обмотки и другие дестабилизирующие факторы нарушают нормальную работу устройства, т.е. при повышении тока якорь ускоряется, что может привести к аварийным ситуациям, а при понижении тока якорь замедляет ход и может не дойти до конца хода.

Известен также способ управления электромагнитным исполнительным устройством, согласно которому на его обмотку подают внешний управляющий сигнал, выходным элементом исполнительного устройства воздействуют на электромагнитный датчик положения, выходной сигнал которого подают в цепь обратной связи исполнительного устройства (aвторское свидетельство СССР N 1689998, кл. H 01 F 7/18, опубл. 07.11.91, БИ N 41).

Известный способ не решает задачу стабилизации рабочего хода, а только уменьшает излишний ток управления.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ управления электромагнитным двигателем (Малов А.Т. и др. Электромагнитные молоты. - Новосибирск: Наука, 1979, с. 135-139), заключающийся в том, что его обмотку в момент воздействия управляющего импульса электронным ключом подключают к источнику питания и отключают в момент появления сигнала от датчика положения якоря.

Кроме того, для широтно-импульсного регулирования тока обмотки или напряжения на ней элемент гашения электромагнитного поля обмотки на время рабочего хода шунтируют дополнительным электронным ключом. При этом в моменты разрыва тока питания ток обмотки замыкается через ключ, чем достигается незначительное снижение этого тока.

По указанному способу выполнено известное устройство (там же, с. 136, рис.5.3), выбранное в качестве прототипа заявляемого устройства. Оно управляет электромагнитным двигателем двустороннего действия, т.е. двумя идентичными рабочими обмотками.

Применительно к каждой из них в отдельности устройство содержит последовательно соединенные источник питания, электронный ключ, выполненный в виде тиристора, и обмотку, к которой через обратный диод присоединены параллельно соединенные элемент гашения и дополнительный электронный ключ, также выполненный в виде тиристора, датчик положения якоря (бойка) электромагнитного двигателя, блок управления, конкретные варианты, исполнения которого приведены (там же, рис.5.14, с. 173, рис.5.17, с.177, рис.5.20, с.182), и блок коммутации тиристоров.

Недостаток известного способа и устройства в том, что повышение необходимого тока в обмотке, происходящее из-за дестабилизирующих факторов - уменьшения нагрузки на якорь, повышения напряжения питания и т.д., приводит к ускорению якоря, что создает аварийные ситуации, например, для гидравлического привода это кавитация жидкости, гидравлические удары, разрыв мембраны или уплотнений. Понижение тока приводит к излишней длительности рабочего хода, что нарушает ритм работы в циклическом режиме.

Изобретение направлено на решение технической задачи создания способа управления электромагнитным двигателем и устройств, реализующих этот способ, обеспечивающих стабильность рабочего хода и надежность приводимых в действие агрегатов при значительных изменениях нагрузки, напряжения питания, температуры обмотки и других дестабилизирующих факторов, действующих как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения своего значения.

Для решения указанной технической задачи в известном способе управления электромагнитным двигателем, заключающемся в том, что его обмотку в момент воздействия управляющего импульса электронным ключом подключают к источнику питания и отключают в момент появления сигнала от датчика положения якоря, а элемент гашения электромагнитного поля обмотки на время включения шунтируют дополнительным электронным ключом, согласно изобретению одновременно с подключением обмотки формируют временной интервал, превышающий заданную длительность рабочего хода на время трогания, затем сравнивают его с фактическим временем от момента воздействия управляющего импульса до момента сигнала от датчика положения якоря и изменением тока обмотки или напряжения на ней при следующих рабочих ходах уменьшают разность этих времен, чтобы установить длительность рабочего хода заданной величины с некоторыми ошибками рассогласования.

Кроме того, в изобретении решается задача повышения коэффициента полезного действия (КПД) за счет превращения накопленной в обмотке электромагнитной энергии в полезную работу в моменты окончания очередного рабочего хода.

Решение этой задачи достигается тем, что для использования энергии обмотки при окончании рабочего хода датчик положения якоря перемещают против хода якоря и фиксируют в положении, где тяговое усилие становится достаточным для продолжения движения якоря при уменьшающемся в обмотке токе, и выключают дополнительный электронный ключ с задержкой относительно момента отключения обмотки от источника питания на время, требуемое для окончания рабочего хода.

При этом часть хода якоря от места фиксации датчика положения до конечной точки положения якоря будет совершаться за счет энергии, накопленной в обмотке.

Указанная техническая задача решается также за счет того, что в известном устройстве для управления электромагнитным двигателем, содержащим последовательно соединенные источник питания, выполненный на управляемых вентилях, электронный ключ и обмотку двигателя, к которой через обратный диод присоединены параллельно соединенные элемент гашения и дополнительный электронный ключ, датчик положения якоря двигателя, а также блок управления, согласно изобретению блок управления содержит генератор управляющих импульсов, широтно-импульсный модулятор, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, два одновибратора с инверсными выходами, элемент ИЛИ, RS-триггер, и элемент задержки сигнала по переходу из единицы в нуль, причем выходы широтно-импульсного модулятора присоединены к управляющим входам вентилей источника питания, а его вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, управляющие входы которого присоединены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, вход тактовых импульсов которого соединен с выходом первого одновибратора, а вход управления направлением счета на увеличение/уменьшение присоединен к инверсному выходу RS-триггера, вход триггера R соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом датчика положения якоря двигателя и с выходом второго одновибратора, вход триггера S и управляющие входы обоих одновибраторов присоединены к выходу генератора управляющих импульсов, прямой выход RS-триггера соединен с управляющим входом электронного ключа и входом элемента задержки, выход которого присоединен к управляющему входу дополнительного электронного ключа.

Указанная выше цель достигается также за счет того, что в известном устройстве для управления электромагнитным двигателем, содержащем последовательно соединенные источник питания, выполненный на неуправляемых вентилях, электронный ключ и обмотку двигателя, к которой через обратный диод присоединены параллельно соединенные элемент гашения и дополнительный электронный ключ, датчик положения якоря двигателя, а также блок управления, согласно изобретению блок управления содержит генератор управляющих импульсов, широтно-импульсный модулятор, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, два одновибратора с инверсными выходами, элемент ИЛИ, RS-триггер и элемент задержки сигнала по переходу из единицы в нуль и элемент И, при этом первый вход элемента И присоединен к выходу широтно-импульсного модулятора, второй вход соединен с прямым выходом RS-триггера, а его выход присоединен к управляющему входу электронного ключа, вход широтно-импульсного модулятора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, управляющие входы которого присоединены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, вход тактовых импульсов которого соединен с выходом первого одновибратора, а вход управления направлением счета на увеличение/уменьшение присоединен к инверсному выходу RS-триггера, вход триггера R соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом датчика положения якоря двигателя и с выходом второго одновибратора, вход триггера S и управляющие входы обоих одновибраторов присоединены к выходу генератора управляющих импульсов, прямой выход RS-триггера соединен с входом элемента задержки, выход которого присоединен к управляющему входу дополнительного электронного ключа.

Сущность изобретения состоит также в том, что в известном устройстве для управления электромагнитным двигателем, содержащем последовательно соединенные источник питания, выполненный на управляемых вентилях, электронный ключ и обмотку двигателя, к которой через обратный диод присоединены параллельно соединенные элемент гашения и дополнительный электронный ключ, датчик положения якоря двигателя, а также блок управления, согласно изобретению блок управления выполнен в виде микроЭВМ с возможностью формирования импульсов широтно-импульсной модуляции, импульсов управления, включения электронного и дополнительного электронного ключей в момент воздействия импульса управления, формирования временного интервала, выключения электронного ключа в момент появления сигнала от датчика положения якоря двигателя или в момент окончания временного интервала, выключения дополнительного электронного ключа с задержкой относительно момента отключения обмотки от источника питания и изменения момента включения управляющих вентилей в сторону запаздывания, если импульс окончания хода приходит раньше конца временного интервала или в сторону опережения, если импульс окончания хода приходит позже конца упомянутого интервала, причем выход датчика положения якоря двигателя присоединен к линии порта ввода данных микроЭВМ, а порт вывода управляющих сигналов одной линией соединен с входом электронного ключа, второй линией соединен с входом дополнительного электронного ключа и третьей линией присоединен к управляющим входам вентилей источника питания.

Кроме того, поставленная задача решается тем, что в известное устройство для управления электромагнитным двигателем, содержащее последовательно соединенные источник питания, выполненный на неуправляемых вентилях, электронный ключ и обмотку двигателя, к которой через обратный диод присоединены параллельно соединенные элемент гашения и дополнительный электронный ключ, датчик положения якоря двигателя, а также блок управления, согласно изобретению блок управления выполнен в виде микроЭВМ с возможностью формирования импульсов широтно-импульсной модуляции и импульсов управления, при этом широтно-импульсную модуляцию осуществляют, подавая пачку импульсов на электронный ключ, включения дополнительного электронного ключа в момент воздействия импульса управления, формирования временного интервала, выключения электронного ключа в момент появления сигнала от датчика положения якоря двигателя или в момент окончания временного интервала, выключения дополнительного электронного ключа с задержкой относительно момента отключения обмотки от источника питания и изменения скважности пачки импульсов, подаваемой на электронный ключ, в сторону увеличения, если импульс окончания хода приходит раньше конца временного интервала или в сторону уменьшения, если импульс окончания хода приходит позже конца упомянутого интервала, причем выход датчика положения якоря двигателя присоединен к линии порта ввода данных микроЭВМ, а порт вывода управляющих сигналов одной линией соединен с входом электронного ключа и второй линией присоединен к входу дополнительного электронного ключа.

При применении в блоках управления микроЭВМ в нее вводится программа, выполняющая действия по заявленному способу.

При таком исполнении устройства достигается минимальное количество комплектующих изделий и соответственно его минимальная стоимость.

Кроме того, на микроЭВМ может быть возложен ряд дополнительных функций, например контроль различных параметров агрегата.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволяет достичь следующие технические результаты: 1) управление двигателем осуществляется с одинаковой длительностью хода при изменении нагрузки от холостого хода до предельно допустимой; 2) при любой нагрузке ход осуществляется плавно, без рывков и остановок; 3) полностью устраняется влияние нестабильности нагрузки, напряжения питания, температуры обмотки и других дестабилизирующих факторов на работу агрегата; 4) повышается КПД электромагнитного двигателя.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема устройства для реализации способа управления электромагнитным двигателем; на фиг.2 - структурная схема устройства при использовании источника питания с неуправляемыми вентилями; на фиг.3 - структурная схема устройства с выполнением блока управления в виде микроЭВМ.

Чертежи имеют следующие цифровые обозначения: 1 - источник питания; 2 - электронный ключ; 3 - обмотка электромагнитного двигателя; 4 - обратный диод; 5 - элемент гашения электромагнитного поля обмотки; 6 - дополнительный электронный ключ; 7 - датчик положения якоря; 8 - блок управления; 9 - генератор управляющих импульсов; 10 - широтно-импульсный модулятор; 11 - цифроаналоговый преобразователь; 12 - реверсивный счетчик; 13 - первый одновибратор; 14 - второй одновибратор; 15 - элемент ИЛИ; 16 - RS-триггер; 17 - элемент задержки на выключение; 18 - элемент И; 19 - микроЭВМ.

Устройство (фиг. 1) содержит источник питания 1, электронный ключ 2, обмотку электромагнитного двигателя 3, обратный диод 4, элемент гашения 5, дополнительный электронный ключ 6, датчик положения якоря двигателя 7, блок управления 8, состоящий из генератора управляющих импульсов 9, широтно-импульсного модулятора 10, цифроаналогового преобразователя 11, реверсивного счетчика 12, первого одновибратора 13, второго одновибратора 14, элемента ИЛИ 15, RS-триггера 16, элемента задержки 17.

Для нормальной работы устройства необходимо установить длительность инверсного импульса одновибратора 13 такой, чтобы получить заданную длительность рабочего хода. При этом следует учесть, что длительность импульса должна быть больше длительности заданного рабочего хода на время трогания якоря.

Длительность импульса одновибратора 14 устанавливается несколько большей, но она должна быть меньше минимального периода управляющих импульсов генератора 9.

Устройство управления электромагнитным двигателем работает следующим образом.

После включения питания на разрядных выходах счетчика 12 устанавливается определенное состояние нулей и единиц. Этот код воздействует на цифроаналоговый преобразователь 11 и на его выходе появляется напряжение, соответствующее коду, которое воздействует на широтно-импульсный модулятор 10. При этом на выходе модулятора образуются импульсы, положение которых во времени в пределах одного периода питающей сети зависит от управляющего напряжения. При "вертикальном" управлении, чем выше управляющее напряжение, тем позже возникает импульс управления и тем короче длительность импульсов тока выпрямителя и соответственно меньше напряжение источника 1. Таким образом, в зависимости от кода реверсивного счетчика 12 ток и напряжение источника меняется, причем при минимальном коде счетчика 12 длительность импульсов тока и напряжение источника 1 максимально, и, наоборот, верхнее предельное значение кода приводит к минимуму тока и напряжения источника. В итоге при определенном коде на выходе счетчика устанавливается определенные ток или напряжение источника питания 1.

Одновременно на выходах одновибраторов 13 и 14 устанавливается исходное состояние логической единицы. Потенциал единицы одновибратора 14 через элемент ИЛИ 15 воздействует на R-вход триггера 16, и триггер устанавливается в исходное состояние, т.е. на его прямом выходе потенциал равен нулю, и электронный ключ 2 закрыт.

При подаче от генератора 9 короткого запускающего импульса на включение одновибраторы 13 и 14 переводятся в состояние логического нуля. Состояние одновибратора 14 через элемент ИЛИ 15 передается на вход R, а так как на входе S состояние "единица" от запускающего импульса, то триггер 16 переходит в состояние единицы на прямом выходе. Ключ 2 открывается и по обмотке начинает протекать ток. Электромагнитный двигатель совершает рабочий ход.

Здесь возможны три варианта дальнейших процессов.

Если напряжение источника 1 больше необходимого, то рабочий ход совершается быстрее заданного. При окончании хода срабатывает датчик положения 7, его импульс через элемент ИЛИ воздействует на R-вход триггера 16, и он возвращается в исходное состояние, а ключ 2 запирается.

Возвращение триггера 16 в исходное состояние происходит раньше, чем заканчивается импульс одновибратора 13.

Счетчики (например, 531ИЕ16, 561ИЕ14 и др.) устроены таким образом, что если на входе больше/меньше (1) присутствует единица (нуль), то при каждом положительном перепаде потенциала на входе C счетчик дает приращение (уменьшение) содержимого на единицу.

Таким образом, если в момент окончания импульса одновибратора 13, а это положительный перепад на входе C счетчика, триггер 16 вернулся в исходное состояние, а это единица на входе больше/меньше (1), то содержимое счетчика получит приращение на единицу, что повлечет за собой уменьшение напряжения источника 1 на некоторое значение. При появлении следующего импульса от генератора 9 процесс повторяется, но в обмотке будет протекать несколько меньший ток, а рабочий ход закончится позднее.

Так будет продолжаться до тех пор, пока датчик положения не сработает позднее окончания импульса одновибратора 13.

Теперь процессы развиваются по второму варианту, а именно при каждом импульсе генератора 9 содержимое счетчика уменьшается на единицу, что приводит к повышению напряжения источника питания 1.

Объясняется это тем, что в момент окончания импульса одновибратора 13 на входе больше/меньше (1) еще присутствует нуль.

В итоге устройство управления вступает в процесс установления длительности рабочего хода заданной величины с некоторыми ошибками рассогласования. Любые изменения условий работы двигателя из-за изменения нагрузки или из-за действия других дестабилизирующих факторов, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, отрабатываются до ошибки рассогласования.

Предлагаемый способ управления электромагнитным двигателем реализован следующим образом. Предварительно формируют временной интервал в одновибраторе 13, фактическую длительность рабочего хода с учетом времени трогания фиксируют триггером 16, сравнение этих длительностей осуществляют в счетчике 12 и управляют током обмотки или напряжением на ней, изменяя управляющие сигналы на цифроаналоговом преобразователе 11, широтно-импульсном модуляторе 10 и источнике питания 1.

Возможен 3-й вариант процесса, когда установленное напряжение источника не развивает достаточного тока в обмотке, вследствие чего якорь двигателя может перемещаться недопустимо медленно или вовсе не двинется с места. Следовательно, импульс от датчика положения возбудится слишком поздно или его может и не быть.

В этом случае в действие вступает страховочный вариант управления, а именно положительный перепад заканчивающегося импульса одновибратора 14 через элемент ИЛИ 15 воздействует на R-вход триггера 16 и возвращает его в исходное состояние. Ключ 2 запирается и ток в обмотке спадает к нулю.

Включение в устройство этой части цепи (одновибратор 14, элемент ИЛИ 15) в сочетании с остальными элементами позволяет установить ток обмотки при первом импульсе включения несколько меньшим необходимого путем первоначальной записи некоторого кода в счетчик, что исключает недопустимо высокие скорости перемещения якоря и удары, т.е. исключаются аварийные ситуации.

Так как состояние триггера во включенном положении длится дольше импульса одновибратора 13, то содержимое счетчика при каждом импульсе генератора 9 будет уменьшаться, и при этом будет увеличиваться ток обмотки и соответственно напряжение питания. Через несколько тактов схема управления начнет работать по второму или первому варианту.

Заявляемый способ также решен следующим путем. Практически у всех электромагнитов в конце хода наблюдается резкое увеличение тяговых усилий. Это приводит к ускорению якоря в конце хода и ударам, что недопустимо.

Для того чтобы якорь в последней части хода продолжал двигаться без ускорения, необходимо в это время каким-то образом снижать ток в катушке электромагнитного двигателя.

В заявляемом изобретении этот недостаток устраняется преждевременным отключением цепи питания при включенном дополнительном электронном ключе, шунтирующем элемент гашения.

При этом якорь двигателя продолжает движение до конца за счет медленно спадающего тока, сопровождающееся относительным нарастанием усилия.

Осуществляется это тем, что датчик положения 7 однократно перемещается от конечной точки движения якоря против его хода и фиксируется стационарно (на все время работы устройства) в определенной точке на траектории движения якоря. Положение этой точки зависит от формы тяговых характеристик примененного электромагнитного двигателя и для разных его типов определяется экспериментально в режиме номинальной нагрузки на якорь.

При этом импульс датчика положения возникает до окончания хода, этот импульс через элемент ИЛИ 15 установит триггер 16 в нулевое состояние на прямом выходе, ключ 2 запрется, а из-за задержки ключ 6 еще некоторое время сохранит свое проводящее состояние. Ток обмотки замкнется по контуру: обмотка 3, диод 4, ключ 6, и медленно уменьшится, совершая при этом работу по перемещению якоря до конца рабочего хода.

Таким образом, большая часть хода до точки установки датчика положения 7 совершается за счет энергии источника питания 1. а оставшаяся часть хода от точки установки датчика положения 7 до конца хода осуществляется энергией, запасенной в обмотке 3 электромагнитного двигателя. Вследствие изложенного уменьшается нагрев обмотки 3 и увеличивается КПД двигателя.

Можно устройство сделать дешевле и компактнее, используя в источнике питания обычный диодный мост. Тогда широтно-импульсную модуляцию можно осуществить непосредственно, подавая на электронный ключ 2 пачку импульсов, у которых модулируется скважность. Для этого (фиг.2) в блок управления 8 необходимо ввести элемент И 18, на один из входов которого подается непрерывная последовательность импульсов от выхода широтно-импульсного модулятора 10, на второй вход - потенциал "единица" от прямого выхода триггера 16, разрешающий прохождение широтно-модулированных импульсов, а его выход управляет электронным ключом 2 (фиг.2). В остальном схема устройства и ее принцип действия сохраняется.

Блок управления может быть также выполнен в виде микроЭВМ. Это возможно, если на нее программным путем возложить действия, заданные заявляемым способом.

Принципиальная схема такого устройства для управления электромагнитным двигателем (фиг. 3) содержит источник питания 1 с управляемыми вентилями, электронный ключ 2, обмотку электромагнитного двигателя 3, возвратный диод 4, элемент гашения 5, дополнительный электронный ключ 6, датчик положения 7 и микроЭВМ 19.

В связи с относительной простотой использования микроЭВМ для управления электромагнитным двигателем излагается вариант с раздельным использованием портов ввода-вывода микроЭВМ, один из них используется только для ввода данных, другой - только для вывода сигналов управления.

В исходном состоянии микроЭВМ формирует на линиях P0.0 и P0.1 (фиг.3) импульсы управления с заданными моментами включения относительно времени перехода через нуль переменного напряжения, питающего выпрямитель источника питания.

В соответствии с программой микроЭВМ на линии P0.3 (фиг.3) вырабатывается импульс, открывающий ключ 2. При этом совершается рабочий ход. Датчик положения 7 выдает импульс окончания хода на линию ввода P1.0. Если импульс окончания хода приходит раньше конца интервала, установленного в микроЭВМ, то изменяются моменты включения управляющих вентилей в сторону запаздывания, и напряжение источника питания уменьшается; если импульс окончания хода приходит позже конца упомянутого интервала, то моменты включения управляющих вентилей изменяются в сторону опережения, и напряжение источника питания 1 увеличивается.

Если напряжение источника 1 мало и рабочий ход проходит слишком долго, импульс на электронный ключ 2 прекращается через заданный интервал и начинается следующий цикл, но при большем напряжении источника 1.

Одновременно с импульсом на линии P0.3 микроЭВМ на линии P0.2 вырабатывает импульс включения электронного ключа 6. Этот импульс прекращается с заданным запаздыванием относительно сигнала от датчика положения.

При использовании неуправляемого источника питания с выпрямителями на диодах или с выходным фильтром для сглаживания пульсации линии P0.0 и P0.1 становятся ненужными, импульсы на них не формируются, а импульс на линии P0.3 подвергается широтно-импульсной модуляции.

В этом варианте исполнения программа, заложенная в микроЭВМ, выполняет следующие действия: при включении устройства по линии P0.3 на электронный ключ 2 подается пачка импульсов, и одновременно по линии P0.2 подается импульс и включается дополнительный электронный ключ 6. При этом совершается рабочий ход. Датчик положения 7 выдает импульс окончания хода на линию ввода P1.0. Если импульс окончания хода приходит раньше конца временного интервала, установленного в микроЭВМ, то изменяется скважность пачки импульсов в сторону увеличения и ток обмотки уменьшается; если импульс окончания хода приходит позже конца упомянутого интервала, то скважность пачки импульсов, подаваемой на ключ 2, уменьшается и ток обмотки увеличивается. Импульс на линии P0.2 прекращается с заданным запаздыванием относительно сигнала от датчика положения.

Формула изобретения

1. Способ управления электромагнитным двигателем, заключающийся в том, что его обмотку в момент воздействия управляющего импульса электронным ключом подключают к источнику питания и отключают в момент появления сигнала от датчика положения якоря, а элемент гашения электромагнитного поля обмотки на время включения шунтируют дополнительным электронным ключом, отличающийся тем, что одновременно с подключением обмотки формируют временной интервал, превышающий заданную длительность рабочего хода на время трогания, затем сравнивают его с фактическим временем от момента воздействия управляющего импульса до момента сигнала от датчика положения якоря и изменением тока обмотки или напряжения на ней при следующих рабочих ходах уменьшают разность этих времен, чтобы установить длительность рабочего хода заданной величины с некоторыми ошибками рассогласования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что датчик положения якоря перемещают против хода якоря и фиксируют в положении, где тяговое усилие становится достаточным для продолжения движения якоря при уменьшающемся в обмотке токе, и выключают дополнительный электронный ключ с задержкой относительно момента отключения обмотки от источника питания на время, требуемое для окончания рабочего хода.

3. Устройство для управления электромагнитным двигателем, содержащее последовательно соединенные источник питания, выполненный на управляемых вентилях, электронный ключ и обмотку двигателя, к которой через обратный диод присоединены параллельно соединенные элемент гашения и дополнительный электронный ключ, датчик положения якоря двигателя, а также блок управления, отличающееся тем, что блок управления содержит генератор управляющих импульсов, широтно-импульсный модулятор, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, два одновибратора с инверсными выходами, элемент ИЛИ, RS-триггер и элемент задержки сигнала по переходу из единицы в нуль, причем выходы широтно-импульсного модулятора присоединены к управляющим входам вентилей источника питания, а его вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, управляющие входы которого присоединены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, вход тактовых импульсов которого соединен с выходом первого одновибратора, а вход управления направлением счета на увеличение/уменьшение присоединен к инверсному выходу RS-триггера, вход триггера R соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом датчика положения якоря двигателя и с выходом второго одновибратора, вход триггера S и управляющие входы обоих одновибраторов присоединены к выходу генератора управляющих импульсов, прямой выход RS-триггера соединен с управляющим входом электронного ключа и входом элемента задержки, выход которого присоединен к управляющему входу дополнительного электронного ключа.

4. Устройство для управления электромагнитным двигателем, содержащее последовательно соединенные источник питания, выполненный на неуправляемых вентилях, электронный ключ и обмотку двигателя, к которой через обратный диод присоединены параллельно соединенные элемент гашения и дополнительный электронный ключ, датчик положения якоря двигателя, а также блок управления, отличающееся тем, что блок управления содержит генератор управляющих импульсов, широтно-импульсный модулятор, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, два одновибратора с инверсными выходами, элемент ИЛИ, RS-триггер, элемент задержки сигнала по переходу из единицы в нуль и элемент И, при этом первый вход элемента И присоединен к выходу широтно-импульсного модулятора, второй вход соединен с прямым выходом RS-триггера, а его выход присоединен к управляющему входу электронного ключа, вход широтно-импульсного модулятора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, управляющие входы которого присоединены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, вход тактовых импульсов которого соединен с выходом первого одновибратора, а вход управления направлением счета на увеличение/уменьшение присоединен к инверсному выходу RS-триггера, вход триггера R соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом датчика положения якоря двигателя и с выходом второго одновибратора, вход триггера S и управляющие входы обоих одновибраторов присоединены к выходу генератора управляющих импульсов, прямой выход RS-триггера соединен с входом элемента задержки, выход которого присоединен к управляющему входу дополнительного электронного ключа.

5. Устройство для управления электромагнитным двигателем, содержащее последовательно соединенные источник питания, выполненный на управляемых вентилях, электронный ключ и обмотку двигателя, к которой через обратный диод присоединены параллельно соединенные элемент гашения и дополнительный электронный ключ, датчик положения якоря двигателя, а также блок управления, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде микроЭВМ с возможностью формирования импульсов широтно-импульсной модуляции, импульсов управления, включения электронного и дополнительного электронного ключей в момент воздействия импульса управления, формирования временного интервала, выключения электронного ключа в момент появления сигнала от датчика положения якоря двигателя или в момент окончания временного интервала, выключения дополнительного электронного ключа с задержкой относительно момента отключения обмотки от источника питания и изменения момента включения управляющих вентилей в сторону запаздывания, если импульс окончания хода приходит раньше конца временного интервала или в сторону опережения, если импульс окончания хода приходит позже конца упомянутого интервала, причем выход датчика положения якоря двигателя присоединен к линии порта ввода данных микроЭВМ, а порт вывода управляющих сигналов одной линией соединен со входом электронного ключа, второй линией соединен со входом дополнительного электронного ключа и третьей линией присоединен к управляющим входам вентилей источника питания.

6. Устройство для управления электромагнитным двигателем, содержащее последовательно соединенные источник питания, выполненный на неуправляемых вентилях, электронный ключ и обмотку двигателя, к которой через обратный диод присоединены параллельно соединенные элемент гашения и дополнительный электронный ключ, датчик положения якоря двигателя, а также блок управления, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде микроЭВМ с возможностью формирования импульсов широтно-импульсной модуляции и импульсов управления, при этом широтно-импульсную модуляцию осуществляют, подавая пачку импульсов на электронный ключ, включения дополнительного электронного ключа в момент воздействия импульса управления, формирования временного интервала, выключения электронного ключа в момент появления сигнала от датчика положения якоря двигателя или в момент окончания временного интервала, выключения дополнительного электронного ключа с задержкой относительно момента отключения обмотки от источника питания и изменения скважности пачки импульсов, подаваемой на электронный ключ, в сторону увеличения, если импульс окончания хода приходит раньше конца временного интервала или в сторону уменьшения, если импульс окончания хода приходит позже конца упомянутого интервала, причем выход датчика положения якоря двигателя присоединен к линии порта ввода данных микроЭВМ, а порт вывода управляющих сигналов одной линией соединен со входом электронного ключа и второй линией присоединен ко входу дополнительного электронного ключа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для очистки проводов высоковольтных линий электропередач от гололеда

Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для приведения в действие электровоспламенителей пусковых и бортовых систем ракеты

Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для приведения в действие электровоспламенителей пусковых и бортовых систем ракеты

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода виброинструментов и в других устройствах, использующих вибрацию

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода виброинструментов и в других устройствах, использующих вибрацию

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах ударного действия с линейным электромагнитным двигателем, в котором рабочий ход якоря осуществляется за счет единственной системы обмоток, а его возврат - под действием механического усилия, например под действием усилия возвратной пружины

Изобретение относится к электротехнике и радиотехнике

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности, к линейным шаговым электродвигателям, которые находят широкое применение в дискретном электроприводе

Изобретение относится к электромагнитным приводам контакторов, реле и других электромагнитных устройств автоматики и управления, питающихся от источника знакопеременного напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для клапанов, механизмов сцепления, запорных устройств, а также в электромагнитных коммутационных аппаратах и в других устройствах, работающих в режиме длительного включения, в том числе, в устройствах с автономным питанием

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для форсировки начальной тягловой силы, повышения надежности срабатывания и быстродействия электромагнитных механизмов, а также для их кратковременного питания при исчезновении питающего напряжения

Изобретение относится к средствам управления клапанами различного назначения

Изобретение относится к средствам управления различного назначения

Изобретение относится к схеме управления электромагнитным клапаном

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическому приводу линейных электромагнитных двигателей, в частности к электромагнитным двигателям, совершающим работу на протяжении всего рабочего хода

Наверх