Устройство для определения углового положения ротора вентильного двигателя

Устройство для определения углового положения ротора вентильного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕШЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ РОТОРА ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее обтюратор , установленный на валу двигателя , блок оптических преобразований, связанный с обтюратором, и блок электрических преобразований, подключенный входами к выходам блока оптических преобразований, от л и .чающееся тем, что, с целью повышения точности определения углового положения ротора вентильного двигателя, обтюратор выполнен в виде диска с пятью кольцевыми дорожками , каждая из .которых составлена из прозрачных и непрозрачных для световых лучей участков, равномерно распределенных по окружности и чередующихся между собой, причем угловой размер прозрачных участков первой и второй от центра диска кольцевых дорожек составляет ° третьей И четвертой - , пятой 2р центры прозрачных участков первой и второй кольцевых дорожек сдвинуты относительно друг друга на угол ° , второй и третьей на ° , третьей и четвертой - на , четвертой и пятой - на Ш , где Р - число пар цолюсов вентильного двигателя, при этом блок оптических преобразований снабжен пятью оптоэлектронными парами, каждая из которых установлена против соответствующей кольцевой дорожки, первая оптоэлектронная пара, установленная против первой кольцевой дорожки, снабжена диафрагмой с угловьы разSeO мером - , а другие оптоэлектронные пары снабжены щелевыми диафрагi мами, блок электрических преобразований снабжен линейным усилителем, -четырьмя Формирователями прямоуголь- if ных напряжений, сумматором и формирователем пилообразного напряжения , входы которого подключены к вы-/ g ходам линейного усилителя и первого формирователя прямоугольного напряжения, входы сумматора подключены к выходам формирователя пило- . образного напряжения и к выходам первого, второго и третьего формирователей прямоугольных напряжений, 00 вход линейного усилителя и входы Сд первого, второго, третьего и чет вертого формирователей прямоугольных сд напряжений подключены соответственно к выходам первой, второй, третьей , четвертой и пятой оптоэлектронных пар, выходы сумматора и четвертого формирователя прямоугольного напряжения образуют соответственно основной и дополнительный выходы устройства для определения углового положения ротора вентильного двигателя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (111

3(Я1 Н 02 К 29/00, G 08 С 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ й1адд

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3452159/24-07 (22) 14.06.82 (46) 15.08.84. Бюл. N - 30 (72) В.В. Семенов и A.Ã. Воронин, (71) Запорожский индустриальный институт (53) 621 .31 3. 292. 04-58 (088. 8) (56) 1. Вентильные двигатели и их применение на электроподвижном составе. Под ред. Б.Н. Тихменева, М., "Транспорт", 1976.

2. Патент CIIIA N - 3559014, кл. 318-138, 1971 . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ РОТОРА ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее обтюратор, установленный на валу двигателя, блок оптических преобразований, связанный с обтюратором, и блок электрических преобразований, подключенный входами к выходам блока оптических преобразований, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения углового положения ротора вентильного двигателя, обтюратор выполнен в виде диска с пятью кольцевыми дорожками, каждая из .которых составлена из прозрачных и непрозрачных для световых лучей участков, равномерно распределенных по окружности и чередующихся. между собой, причем угловой размер прозрачных участков первой и второй от центра диска кольцевых дорожек составляет

12Р третьей и четвертой - —, пятой

3eo" э р У, центры прозрачных участков первой и второй кольцевых дорожек сдвинуты относительно друг друга на угбл -, второй и третьей— 2 1Р на третьей и четвертой — на .ар о Мо т четвертой и пятой — на

ЗР где P — число пар полюсов вентильного двигателя, при этом блок оптических преобразований снабжен пятью оптоэлектронными парами, каждая из которых установлена против соответствующей кольцевой дорожки, первая оптоэлектронная пара, установленная против первой кольцевои дорожки, снабжена диафрагмой с угловым размером †„ у, а другие оптоэлектронные пары снабжены щелевыми диафрагмами, блок электрических преобразований снабжен линейным усилителем, четырьмя фррмирователями прямоугольных напряжений, сумматором и формирователем пилообразного напряжения, входы которого подключены к выходам линейного усилителя и первого формирователя прямоугольного напряжения, входы сумматора подключены к выходам формирователя пилообразного напряжения и к выходам первого, второго и третьего формирователей прямоугольных напряжений, вход линейного усилителя и входы первого, второго, третьего и четвертого формирователей прямоугольных напряжений подключены соответственно к выходам первой, второй, третьей, четвертой и пятой оптоэлектронных пар, выходы сумматора и четвертого формирователя прямоугольного напряжения образуют соответственно основной и дополнительный выходы устройства для определения угЬ лового положения ротора вентильного двигателя. углового положения ротора вентильного двигателя, содержащем обтюратор, установленный на валу двигателя, блок оптических преобразований, связанный с обтюратором, и блок электрических преобразований, подключенный входами к выходам блока оптических преобразований, обтюратор выполнен в виде диска с пятью кольцевыми дорожками, каждая из которых составлена из прозрачных и непрозрачных для световых лучей участков, равномерно распределенных о окружности и чередующихся между собой, причем угловой размер прозрачных участков первой и второй от центра диска кольцевых дорожек составляет 660 360" третьей и четвертой ——

6Р мо пятой — — в-, центры прозрачных участков первой н второй кольцевых дорожек сдвинуты относительно друг друМО

ra на угол —, второй и третьей2Qg

Мо на з, третьей и четвертой— аР з оа четвертой и пятой на 8р, где р— число пар полюсов вентильного двигателя, при этом блок оптических преобразований снабжен пятью оптоэлектронными парами, каждая из которых установлена против соответствующей кольцевой дорожки, первая оптоэлектронная пара, установленная против первой кольцевой дорожки, снабжена диафрагмой с угловым раз э мером 1 р, а другие оптоэлектронные пары снабжены щелевыми диафрагмами, блок электрических преобразований снабжен линейным усилителем, четырьмя формирователями прямоугольных напряжений, сумматором и формирователем пилообразного напряжения, входы которого подключены к выходам линейного усилителя и первого формирователя прямоугольного напряжения, входы сумматора подключены к выходам формирователя пилообразного напряжейия и к выходам первого, второго и третьего формирователей прямоугольных напряжений, вход линейного усилителя и входы первого, второго, третьего и четвертого формирователей прямоугольных напряжений подключены соответственно к выходам первой, второй, третьей, четвертой и пятой оптоэлектронных пар, выходы сумматора и четвертого формирователя прямоугольного напряжения об20

30.55

1 1108575

Изобретение относится к электро - технике, в частности к устройствам для определения углового положения ротора вентильногО двигателя, и может быть использовано для синхро5 низации и управления преобразователями частоты, питающими вентильные двигатели, машины двойного питания, вентильные и машиновентильные каскады. 10

Известно устройство для определения углового положения ротора вентильного двигателя, выполненное в виде индукционного дифференциального датчика,.установленного на валу двигателя и подключенного к блоку преобразований 11.

Недостатком известного устройства является то, что в нем не обес-. печивается получение информации о текущем угловом положении ротора.

В устройстве формируются лишь фиксированные углы и с невысокой точностью, что обусловлено наличием магнитных помех. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения углового положения ротора вентильного двигателя, содержащее обтюратор, установленный на валу двигателя, блок оптических преобразований, связанный с обтюратором, и блок электрических преобразований на транзисторах, подключенный входами к выходам блока оптических преобразований, снабженного источником светового излучения и фотоприемником j 23, Принцип действия устройства основан на модуляции светового потока непрозрачным обтюратором, при

40 этом на выходе устройства формируются прямоугольные сигналы, соответствующие фиксированным угловым положениям ротора.

Однако известное устройство ха-

45 рактеризуется невысокой точностью работы из-за невозможности получе,ния информации о текущем угловом положении ротора.

Цель изобретения — повышение точности определения углового поло-, жения ротора вентильного двигателя путем получения информации о текущем угловом положении ротора во всем диапазоне рабочих частот, включая нулевую.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения

1108575

45

55 разуют соответственно основной и дополнительный выходы устройства для определения углового положения ротора вентильного двигателя.

На фиг. 1 представлена общая функциональная схема предлагаемого устройства для определения углового положения ротора вентильного двигателя, на фиг. 2 — схема распо!

О ложения кольцевых дорожек на обтюрашоре, на фиг. 3 — уточненная функциональная схема устройства, на фиг. 4 — электрическая схема сумматора, на фиг. 5 — диаграммы напряжений, поясняющие принцип действия устройства.

Устройство для определения углового положения ротора вентильного двигателя содержит обтюратор 1 (фиг. 1), установленный на валу

20 двигателя 2, блок. 3 оптических преобразований, связанный с обтюратором 1, и блок 4 электрических пре, образований, подключенный входами

25 к,выходам блока 3 оптических преобразований.

Обтюратор 1 выполнен в виде диска с пятью кольцевыми дорожками

5-9 (фиг. 2}, каждая из которых составлена из прозрачных и непро- зрачных для световых лучей участков, равномерно распределенных по окружности и чередующихся между собой, причем угловой размер прозрачных участков первой и второй от З5 центра диска кольцевьщ дорожек

5 и 6 составляет 54о, третьей и

42.Р четвертой кольцевых дорожек 7 и 8

g o р, пятой кольцевой дорожки 9 — 40 центры прозрачных участков

Ы кольцевых дорожек 5 и 6 сдвинуты относительно друг друга на угол © кольцевых дорожек 6 и 7—

" 60 на у-, кольцевых дорожек 7 и 8 на, а кольцевых дорожек 8 и 9— на З, где р — число пар полюсов

37 вентильного двигателя 2. При этом блок 3 оптических преобразований снабжен пятью оптоэлектронными парами 10-14 (фиг. 3), каждая из которых установлена против соответствующей кольцевой дорожки 5-9. Первая оптоэлектронная пара 10, установленная против первой кольцевой дорожки 5, снабжена диафрагмой с угро ловым размером — а оптоэлектронQo

4 ные пары 11 — 14 снабжены щелевыми диафрагмами, причем оптоэлектронные пары 10-14 составлены из светодиодов 15-19 и фотодиодов 20-24.

Блок 4 электрических преобразований снабжен линейным усилителем 25 (фиг. 3), четырьмя формирователями

26-29 прямоугольных напряжений, с:-мматором 30 и формирователем 31 пилообразного напряжения, входы которого подключены к выходам линейного усилителя 25 и формирователя 26 прямоугольного напряжения, при этом входы сумматора 30 подключены к выходам формирователей 26-28.прямоугольных напряжений, вход линейного .усилителя 25 и входы формирователей 26-29 прямоугольных напряжений подключены соответственно к выходам оптоэлектронных пар 10-14, а выход сумматора 30 и формирователя 29 прямоугольного напряжения образуют соответственно основной и дополнительный выходы устройства для определения углового положения ротора вентильного двигателя. Оптоэлектронные пары 10-14, линейный усилитель

25, формирователи 26-29 прямоуголь-, ных напряжений, сумматор 30 и формирователь 31 пилообразного напряжения подключены также к источнику

32 питания.

Устройство для определения углового положения ротора вентильного двигателя работает следующим образом.

Обтюратор 1, установленный на валу двигателя 2, изготовлен в виде диска с пятью кольцевыми дорожками

5-9, каждая из которых составлена ,из прозрачных и непрозрачных для световых лучей участков, чередующихся между собой. Против каждой дорожки по одну сторону обтюратора

1 установлены светодиоды 15-19, а по другую — фотодиоды 20-24 (фиг. 1), образующие оптоэлектронные пары

10-14. При вращении обтюратора 1 производится модуляция светового инфракрасного потока, излучаемого светодиодами 15-19. Выходные сигналы оптоэлектронных пар 10-14 преобразуются с помощью блока 4 электрических преобразований.

1108575

На выходе оптоэлектронной пары

10 формируется линейно нарастающий и спадающий сигнал, что обеспечивается установкой перед фотодиодом

20 этой оптоэлектронной пары диафрагмы с отверстием, угловой размер которого соответствует угловому размеру каждого из прозрачных и непрозрачных участков первой кольцевой дорожки 5. Указанный сигнал поступает на вход линейного усилителя

25, на выходе которого получают сигнал f< (фиг. 5).

На выходах оптоэлектронных пар

11-14 формируются сигналы прямоуголь- 1 ных форм, что обеспечивается установками перед фотодиодами 21-24 этих оптоэлектронных пар диафрагм с щелеными отверстиями. Указанные сигналы поступают соответственно на входы формирователей 26-29 прямоугольных напряжений, на выходах которых получают сигналы йз, Е„, fs 1= (фиг. 5).

Сигналы f < и fs поступают на входы формирователя 31 пилообразного напряжения, на выходе которого получают сигнал fg.

Сигнал f< с выхода формирователя

31 пилообразного напряжения, а так- 30 же сигналы f, f, fb с выходов формирователей 26-28 прямоугольных напряжений поступают на вход сумматора 30, на выходе которого получают

fg являющийся ocHoBHblM Bblxop .3 ным сигналом устройства для определения углового положения ротора.

Амплитуды сигналов f< — f< равны между собой. Линейно нарастающий сигнал f6 на выходе сумматора 30, выполненного на операционном усилителе, получается при определенном выборе величин резисторов во входных цепях и цепи обратной связи (фиг.4).

Сигнал f на выходе формирователя ,29 прямоугольного напряжения соответствует полупериодам пилообразного сигнала f< и является дополнительным выходным сигналом устройства для определения углового положения ротора.

Таким образом, выполнение обтюратора в виде диска с кольцевыми дорожками, составленными из прозрачных и непрозрачных участков с определенными угловыми размерами, установка оптоэлектронных пар против указанных дорожек, введение формирователей пилообразного и прямоугольных напряжений и сумматора обеспечивает формирование на выходе устройства для определения углового положения ротора вентильного двигателя линейно нарастающего напряжения, соответствующего углу в пределах каждого полуоборота во всем диапазоне рабочих частот, включая нулевую, и с более высокой точностью в срав.— нении с известным устройством.

1108575 сриг t

1108575

Фие.4

D

Хр

0 з

О

3»

Ху

О

Ху б

4

7

1 д

Ху

Составитель А. Жилина

Редактор С. Лисина Техред Л.Микеш Корректор В. Синицкая

Заказ 5881/41 Тираж 667 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