Устройство для определения статического момента однофазного магнитоэлектрического шагового двигателя

Устройство для определения статического момента однофазного магнитоэлектрического шагового двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ,ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО МОМЕНТА ОДНОФАЗНОГО МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ , Содержащее генератор тактовых импульсов,триггер,ключ,счетчик и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности определения момента, введены генератор установочного импульса , цифроаналоговый преобразователь , операционный усилитель и блок сравнения с входом задания, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя соединенному также с регистрирующим прибором и через обмотку двигателя - с инвертирующим входом этого же усилителя , подключенным к выходам ц йфроаналогового преобразователя и генератора установочного импульса, связанного своим выходом с одним входом (Л триггера, подключенного.вторым входом к выходу блока сравнения, а выходом - к управляющему входу ключа, соединенного сигнальным входом с выходом генератора тактовых импульсов , а выходом - со счетным входом счетчика, связанного разрядными выходами с входами цифроаналогового преобразователя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

З(51) H 02 P 8/00, С Ql L 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; ;,1

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"- . (21) 3542891/24-07 (22) 24.01.83 (46) 07.05.84. Бюл. У 17 (72) Е.В.Власов, 0.М.Кузнецова, Е.Ф.Кулевская, В.И.Козлов, В.К.Король, 10.Н.Шумов,Б.E.Öèðëèíи З.Д.Новаковская (71) Ордена Ленина 1-й Московский часовой завод им.С М.Кирова, ордена

Трудового Красного Знамени и ордена

Октябрьской Революции 2-й Московский часовой завод и Московский ордена

Ленина и ордена Октябрьской революции энергетический институт (53) 621.313.13-525(088.8) (56) 1. Рубцов В.П. и др. Системы с силовыми щаговыми двигателями для металлургической промышленности. М., "Энергия", 1967, с.70-73.

2. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Под ред.

М.Г.Чиликина. N., "Энергия.", 1971, с.563. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СТАТИЧЕСКОГО МОМЕНТА ОДНОФАЗНОГО

МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО 1ЦАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее генератор тактоO вых импульсов, триггер, ключ, счетчик и регистрирующий прибор, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что,с целью повыЪ шения точности определения момента, введены генератор установочного импульса, цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель и блок сравнения с входом задания, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя соединенУ ному также с регистрирующим прибором и через обмотку двигателя — с инвертирующим входом этого же усиА. лителя, подключенным к выходам цифроаналогового преобразователя и генератора установочного импульса, свя- Е занного своим выходом с одним входом триггера, подключенного, вторым входом к выходу блока сравнения, а выходом — к управляющему входу ключа, соединенного си"нальным входом с выходом генератора тактовых импульсов, а выходом — со счетным входом счетчика, связанного разрядными выходами с входами цифроаналогового преобразователя.

1091296

50

Изобретение относится к электротехнике, а именно к измерению параметров шаговых двигателей.

Известно устройство для определения статического момента шагового двигателя, содержащее блок управления двигателем, нагрузочное и измерительные устройства 51 3.

Недостатком устройства является сложность, обусловленная наличием, 10 нагрузочных устройств, что не позволяет испольэовать его для измерения малых значений моментов, например в однофазных щаговых двигателях часовых механизмов. 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения статического момента однофазного магнитоэлектрического maroaoro двигателя, 20 содержащее генератор тактовых импульсов, триггер, ключ, счетчик и регистрирующий прибор (?, Недостатком указанного устройства является необходимость в применении специальных датчиков, устанавливаемых на валу двигателя, что снижает точность определения момента, а при встроенном в механизм двигателе не позволяет измерить его параметры. 30

Цель изобретения — повышение точности определения момента.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения статического момента однофазного магнитоэлектрического шагового двигателя, содержащее генератор тактовых импульсов, триггер, ключ, счетчик и регистрирующий прибор, введены генератор установочного импульса, цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель и блок срав-, нения с входом задания, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя, соединенному также с регистрирующим прибором и через обмотку двигателя — с инвертирующим входом этого же усилителя, подключенным к выходам цифроаналогового преобразователя и генератора установочного, импульса, связанного своим выходом с одним .входом триггера, подключенного вторым входом к выходу блока сравнения, а выходом— к управляющему входу ключа, соединенного сигнальным входом с выходом генераторй тактовых импульсов, а выходом — со счетным входом счетчика, связанного разрядными выходами с входами цифроаналогового преобразователя.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — угловые характеристики моментов двигателя; на фиг.3 — временная диаграмма тока в обмотке двигателя, на фиг.4 — временная диаграмма напряжения íà обмотке двигателя; на фиг.5 — график зависимости амплитуды статического момента от напряжения на обмотке управления.

Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, ключ 2, счетчик 3, цифро-аналоговый п11еобразователь 4, генератор 5 установочного импульса, регистрирующий прибор 6 (например, цифровой вольтметр), резисторь1 7 и 8, операционный усилитель 9, блок 1О сравнения, конденсатор 11, RS-триггер 12. Обмотка управления шагового двигателя

13 связывает выход операционного усилителя 9 с его инвертирующим входом.

Выход генератора тактовых импульсов через ключ 2 соединен со счетным входом счетчика 3, выходы которого подключены к входам цифроаналогового преобразователя 4. Выход цифроаналогового преобразователя 4 соединен через резистор 7 с инвертирующим входом операционного усилителя 9,неинвертирукнций вход которого соединен с землей, а выход подключен к регист рирующему прибору 6, через конденсатор 11 — к одному иэ входов блока

10 сравнения и к собственному инвертирующему входу через обмотку шагового двигателя 13, причем на второй вход блока 10 сравнения подается пороговое напряжение U, а выход соединен с входом К триггера 12. Вход

S триггера 12 подключен к выходу генератора установочного импульса

5 и через резистор 8 к инвертирующему входу операционного усилителя !

9, а выход триггера 12 подключен к управляющему входу ключа 2.

Устройство работает следующим образом, При поступлении отрицательного импульса с генератора установочного импульса ротор шагового двигателя занимает определенное положение устойчивого равновесия, определяемое точкой 14 на фиг.2. Это угло3 10912 вое положение ротора обеспечивается действием фиксирующего момента М (кривая 15). По окончании действия импульса (фиг.3 и 4) ротор останавливается, после чего через обмотку пропускают увеличивающийся во времени ток обратной по отношению к установочному импульсу полярности. По мере увеличения тока электромагнитный момент И > растет (кривые 16-18), 10 а ротор изменяет свое угловое положение (точки 14, 19 и 20 на фиг.2) под действием изменяющегося суммарного момента M> = М + М (кривые

Е Э

21 и 22). При достижении током не- 15 которого значения ?с (фиг.3), при котором амплитуда электромагнитного мЬмента М становится равной амплитуде фиксирующего момента М, угловое положение ротора на суммарной моментной характеристике (кривая 23 на фиг.2) соответствует точке неустойчивого равновесия (точка 24). При незначительном дальнейшем увеличении тока ротор скачком переходит в точку устойчивого равновесия (точка 25), при этом на обмотке наводится ЭДС вращения (фиг.4).

Такой режим работы схемы (фиг.1) обеспечивается триггером 12,который при действии установочного импульса находится в состоянии, соответствующем разомкнутому ключу 2. После окончания импульса RS-триггер )2 ус"

35 танавливается в такое состояние, когда ключ 2 замкнут.ймпулнсы с генератора ! тактовых импульсов проходят чеpcs замкнутый ключ 2 на счетчик

3,. заполнение которого вызывает 40 появление на выходе цифроаналогового преобразователя и ступенчатого нарастающего напряжения (фиг.4).

Пропорционально значению этого напряжения и сопротивлению резистора

7 через обмотку двигателя 13 проте кает ток (фиг.3). При этом ротор медленно движется к угловому положению неустойчивого равновесия (точка 24 на фиг.2). Амплитуда переменной составляющей напряжения на обмотке двигателя 13 не превышает при этом установленного порогового напряжения Ul,òàê что на выходе Пока 10 сравнения поддерживается неизменное напряжение. Процесс нарас55 тания на обмотке двигателя 13 про96 Я должается до момента прохода ротором неустойчивого углового положения, после которого скорость движения ротора резко возрастает, что приводит к наведению значительной

ЭДС вращения на обмотке двигателя

13. В этом случае амплитуда перемен ной составляющей напряжения превышает значение U< . Блок 10 сравнения переводит триггер 12 s исходное состояние, ключ 2 размыкается и импульсы с,генератора 1 тактовых импульсов на счетчик 3 не поступают, и рост напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 4 прекращается. Цифровой вольтметр 6 измеряет напряжение на обмотке двигателя 13, соответствующее U (фиг.4 и 5).

При известном максимальном значении фиксирующего момента Й ф для случая ненасыщенной магнчтной системы (кривая 26 на фиг.5) максимальное значение электромагнитного момента Й (кривая 27 на фиг.2) при номинальном напряжении Uy питания двигателя определяется по формуле где Ц вЂ” угол сдвига между кривыми фиксирующего и электромагнитного моментов (фиг.2)

Аналогично определяется.М@ IIpH известном значении М Э по формуле

Для уменьшения влияния трения в опорах ротора иа точность измерения двигатель помещают на вибростенд.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения момента щаговых двигателей например для наручных часов, и снизить трудоемкость процесса измерения путем исключения операции механической стыковки двигателя с измерительным устройством. Особо важное значение оно приобретает для двигателей неблочной конструкции, l которые конструктивно объединены с механическим редуктором аналоговых часов и функционирует только в сос.ставе изделия, .

1091296

1091296

Яр 4Й

Фиг. Х

Составитель 3.Горник

Редактор С.10ско Техред М.Кузьма Корректор С.Щекмар

Заказ 3096/52 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4