CS196860B1

CS196860B1 - Circuit for recording and treating the tachometric voltage of the regulation servomotors

Info

Publication number: CS196860B1
Application number: CS778079A
Authority: CS
Inventors: Jan Hajic; Premysl Polic
Original assignee: Jan Hajic; Premysl Polic
Priority date: 1977-12-05
Filing date: 1977-12-05
Publication date: 1980-04-30

Description

Vynález se týká obvodu snímání a zpracování tachometrického napětí vznikajícího na jedné z fází při buzení druhé fáze a při otáčení kotvy dvoufázového asynchronního regulačního motoru. Tento obvod slouží k zavedení záporné tachometrické zpětné vazby v ovladači a umožňuje tak stabilizaci přechodového děje polohového servopohonu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit for sensing and processing tachometric voltages occurring at one of the phases while driving the other phase and rotating the armature of a two-phase asynchronous control motor. This circuit is used to introduce negative tachometric feedback in the actuator and thus allows stabilization of the transient action of the position actuator.

V oblasti užití polohových servomechanismů s asynchronními dvoufázovými servomotory, ovládanými spojitě pracujícími ovládači je nutná stabilizace přechodového děje pomocí tachometrické vazby. Bez stabilizace přechodových dějů je polohová servosmyčka nestabilní a tudíž většinou pro praxi nepoužitelná.In the field of use of positional servomechanisms with asynchronous two-phase servomotors controlled by continuously operating controllers, stabilization of the transient process by means of tachometric coupling is necessary. Without the stabilization of the transients, the position servo loop is unstable and therefore usually unusable for practice.

Splnění tohoto požadavku dosud používanými metodami ia zapojeními má určité výhody ale i nevýhody. V současné době se pro získání tachometrického napětí nejčastěji používají tachodynama, tachogenerátory a tachometrické můstky.Fulfillment of this requirement by methods and wiring used hitherto has certain advantages but also disadvantages. At present, tachodynamics, tachogenerators and tachometric bridges are most commonly used to obtain tachometric stresses.

Tachodynama dávají při dostatečně velkém počtu lamel komutátoru i při nízkých otáčkách stejnosměrné napětí, jehož polarita přímo určuje směr otáčení, ale velkou nevýhodou je nutnost údržby komutátoru a často dlouhé zvláštní přívody od tachodynama k ovladači.Tachodynamics give a sufficiently high number of commutator slats even at low speeds, a DC voltage whose polarity directly determines the direction of rotation, but the big disadvantage is the need for commutator maintenance and often long extra leads from the tachodynamo to the controller.

Při použití tachogenerátoru odpadá údržba obvyklá u tachodynama, ale kvalita tachometrického napětí při nízkých otáčkách je při jednoduchém provedení nedostačující, napětí je pulsující a je nutné ho zpracovávat fázovým diskriminátorem. Rovněž jako u tachodynama jsou nutné často dlouhé zvláštní přívody k ovladači.When using a tachogenerator, the usual tachodynamic maintenance is not required, but the quality of the low speed tachometric voltage is in a simple design insufficient, the voltage is pulsating and must be processed by a phase discriminator. Also, as with the tachodynamics, long extra connections to the actuator are often required.

Na rozdíl od dříve uvedených způsobů snímání tachometrického napětí je tachometrický můstek sestaven pouze z pasivních elektrických prvků, což zaručuje vysokou spolehlivost zapojení. Při použití tachometrického můstku se tachometrické napětí snímá přímo z jedné fáze regulačního dvoufázového motoru, čímž odpadnou přídavná snímací zařízení a jejich zvláštní přívody. Avšak velkou nevýhodou tachometrického můstku je jeho značné rozvážení vlivem teplotní závislosti odporu vinutí příslušné fáze motoru a nutnost nastavování můstku pro různé velikosti indukčnosti regulačních motorů. Obdobně jako u tachogenerátoru je nutno výstupní napětí dále zpracovávat fázovým diskriminátorem, jenž je v tomto případě citlivý na změnu fázového posunutí napájecího napětí motoru a porovnávacího napětí přiváděného na fázový diskriminátor.In contrast to the previously described tachometric voltage sensing methods, the tachometric bridge is made up of passive electrical elements only, which ensures high wiring reliability. When a tachometric bridge is used, the tachometric voltage is sensed directly from one phase of a two-phase control motor, eliminating the need for additional sensing devices and their separate leads. However, a major disadvantage of a tachometric bridge is its considerable balancing due to the temperature dependence of the winding resistance of the respective motor phase and the necessity of adjusting the bridge for different inductance sizes of the control motors. As with the tachogenerator, the output voltage has to be further processed by a phase discriminator, which in this case is sensitive to a change in the phase shift of the motor supply voltage and the comparator voltage applied to the phase discriminator.

Uvedené nedostatky a nevýhody z velkéThe mentioned shortcomings and disadvantages of the great

196 860196 860

196 860 části odstraňuje obvod snímání a zpracování tachometrického napětí podle vynálezu.196,860 portion removes the tachometric voltage sensing and processing circuit of the present invention.

Jeho podstata spočívá v tom, že na řídící fázi regulačního motoru je připojen hlavní vstup blokovacího obvodu, který má druhý ovládací vstup spojen s výstupem tvarovacích obvodů ovladače. Výstup blokovacího obvodu je připojen na zesilovač, jehož výstup je spojen přes dvě diody se vstupem integračního obvodu, jehož výstup je připojen přes impedanční převodník s nastavováním vlivnosti tachometrické vazby do sčítacího bodu v ovladači.It is based on the fact that the main input of the blocking circuit is connected to the control phase of the control motor, which has a second control input connected to the output of the shaping circuits of the actuator. The output of the blocking circuit is connected to an amplifier, the output of which is connected via two diodes to the input of an integration circuit, the output of which is connected via an impedance converter, setting the tachometric coupling influence to the sum point in the controller.

Princip obvodu spočívá v tom, že se z napětí na řídicí fázi regulačního motoru vybírá blokovacím obvodem pouze indukované napětí odpovídající otáčkám motoru a blokuje se napětí přiváděné do řídicí fáze motoru. Blokovací obvod je ve vhodném okamžiku odblokován signály z tvarovacích obvodů ovladače. Napěťové pulsy, jejichž velikost odpovídá otáčkám a polarita určuje směr otáčení, jsou přiváděny na zesilovač a dále přes dvě diody, které rozlišují polaritu pulsů, na vstupy integračního obvodu, kde jsou upraveny na stejnosměrné napětí, jehož velikost odpovídá otáčkám motoru a polarita směru otáčení. Odtud se toto napětí přivádí přes impedanční převodník s možností nastavení vlivnosti tachometrické vazby do sčítacího bodu ovladače v takové polaritě, aby působilo jako záporná zpětná vazba.The principle of the circuit is that only the induced voltage corresponding to the motor speed is selected from the voltage on the control phase of the control motor and the voltage applied to the control phase of the motor is blocked by the blocking circuit. The blocking circuit is unlocked at the appropriate moment by signals from the driver shaping circuits. Voltage pulses of magnitude corresponding to speed and polarity determine the direction of rotation are applied to the amplifier and further through two diodes which distinguish the pulse polarity to the inputs of the integration circuit where they are adjusted to DC voltage of magnitude corresponding to motor speed and direction polarity. From there, this voltage is fed through an impedance transducer with the possibility of adjusting the tachometric feedback influence to the controller's addition point in polarity to act as a negative feedback.

Uvedený obvod pro snímání a zpracování tachometrického napětí má řadu výhod oproti výše uvedeným způsobům získávání tachometrického napětí, což umožňuje jeho použití ve spojitě pracujících ovladačích polohových servomechanismů a zmenšuje nároky na obsluhu při nastavování servosmyčky. Tento obvod je sestaven z elektronických prvků, což zajišťuje jeho velkou provozní spolehlivost a odpadá údržba nutná u tachodynama a protože je součástí ovladače podobně jako tachometrický můstek odpadají zvláštní přívody. Na rozdíl od tachometrického můstku nezávisí výstupní napětí na teplotních změnách odporu vinutí motoru. Rovněž indukčnost motoru, která závisí na velikosti motoru, neovlivňuje velikost tachometrického napětí natolik, aby je nebylo možno tímto obvodem zpracovat beze změny zapojení nebo nastavení obvodu, a v některých případech je závislost velikosti tachometrického napětí na indukčnosti motoru výhodná.Said tachometric voltage sensing and processing circuit has a number of advantages over the above tachometric voltage acquiring methods, which makes it possible to use it in continuously operating position servo actuators and reduces operator servo setup. This circuit is made up of electronic components, which ensures its high operational reliability and eliminates the maintenance required for the tacho dynamo, and since it is part of the actuator, like the tachometric bridge, there is no need for special connections. Unlike the tachometric bridge, the output voltage does not depend on temperature changes in the motor winding resistance. Also, the motor inductance, which depends on the motor size, does not affect the tachometric voltage magnitude enough to be processed by this circuit without changing the circuit or circuit setting, and in some cases the tachometric voltage dependence on the motor inductance is advantageous.

Příklad provedení obvodu pro snímání a zpracování tachometrického napětí a jeho zapojení v ovladači je schematicky znázorněn na připojeném obr. 1.An exemplary embodiment of the tachometric voltage sensing and processing circuit and its wiring in the controller is shown schematically in the attached Fig. 1.

Obvod pro snímání a zpracování tachometrického napětí 12 je součástí ovladačeThe tachometric voltage sensing and processing circuit 12 is part of the controller

13. Hlavní vstup 27 blokovacího obvodu 7 je připojen na druhý silový výstup 19 řídicího a tvarovacího výkonového obvodu 6 a ovládací vstup 28 blokovacího obvodu 7 je připojen na třetí výstup 20 řídicího a tvarovacího výkonového obvodu 6. Výstup blokovacího obvodu 7 je připojen na zesilovač 8, jehož výstup je dále připojen přes dvě diody 9 na vstupy integračního obvodu 10. Výstup tohoto integračního obvodu 10 je spojen se vstupem impedančního převodníku s nastavením vlivnosti tachometrické vazby 11, jehož výstup je připojen na druhý vstup 24 druhého sčítacího bodu 5. První vstup 24 tohoto sčítacího bodu 5 je připojen na výstup zesilovače polohové regulační odchylky 4. Vstup tohoto zesilovače odchylky je spojen s prvním sčítacím bodem 2, jehož první vstup 25 je připojen ke svorce řídicího signálu 1 a druhý vstup 26 je přes svorku 3 zpětnovazebního signálu připojen k polohovému snímači 21 servopohonu 17. Polohový snímač 21 je připojen na výstupní hřídel-táhlo převodovky 22, jejíž vstupní hřídel je spojena s hřídelí dvoufázového regulačního motoru 16.13. The main input 27 of the interlock circuit 7 is connected to the second power output 19 of the control and shaping power circuit 6 and the control input 28 of the interlock circuit 7 is connected to the third output 20 of the control and shaping power circuit 6. whose output is further connected via two diodes 9 to the inputs of the integration circuit 10. The output of this integration circuit 10 is coupled to the input of an impedance transducer with an influence of the tachometric coupling 11, the output of which is connected to the second input 24 of the second addition point. This input of this offset amplifier is connected to the first addition point 2, whose first input 25 is connected to the control signal terminal 1 and the second input 26 is connected to the position signal via the feedback signal terminal 3 sensors 21 of actuator 17. The position sensor 21 is connected to the output shaft-linkage of the gearbox 22, whose input shaft is connected to the shaft of a two-phase control motor 16.

Obvod snímání a zpracování tachometrického napětí 12 zavádí tachometrickou zpětnou vazbu z druhého silového výstupu 19 řídicího a tvarovacího výkonového obvodu 6 a tedy z řízené fáze 14 regulačního dvoufázového motoru 16 do druhého sčítacího bodu 5, kde se sčítá s polohovou regulační odchylkou přicházející ze zesilovače polohové odchylky 4, která vzniká sečtením řídicího signálu přiváděného ze svorky řídicího signálu 1 do prvního sčítacího bodu 2 a zpětné vazby polohové přicházející ze svorky 3 zpětnovazebního signálu. Je-li na druhém silovém výstupu 19 řídicího a tvarovacího výkonového obvodu 6 v intervalu periody T časového průběhu výstupního napětí viz obr. 2 indukované napětí úměrné otáčkám přiváděné do řízené fáze 14 regulačního dvoufázového motoru 16, je odblokován průchod blokovacím obvodem 7, jenž je řízen signálem z třetího výstupu 20 řídicího a tvarovacího výkonového obvoduThe tachometric voltage sensing and processing circuit 12 introduces tachometric feedback from the second power output 19 of the control and shaping power circuit 6 and thus from the controlled phase 14 of the control two-phase motor 16 to the second addition point 5 where it adds to the position control deviation 4, which results from adding the control signal supplied from the control signal terminal 1 to the first addition point 2 and the positional feedback coming from the feedback signal terminal 3. If, on the second power output 19 of the control and shaping power circuit 6, there is an induced voltage proportional to the speed supplied to the controlled phase 14 of the control two-phase motor 16 in the time period T of the output voltage time course (FIG. 2). a signal from the third output 20 of the control and shaping power circuit

6. Snímání tohoto napětí Bj, B₂, B₂ se děje po dobu od začátku periody to až do okamžiku tj počátku budícího napěťového pulzu A₃, A_2i A_3j jak je vidět na obr. 2. Napěťový impuls Ci, C₂, Cj na obr. 2 představuje doznívání přechodového děje na indukčnosti vinutí motoru po zaniknutí budícího pulsu A. Z blokovacího obvodu 7 přicházejí napěťové pulsy na zesilovač 8, kde se zesílí a přicházejí přes obvod diod 9, které rozlišují polaritu pulsů, na integrační obvod 10, na jehož výstupu se již objeví stejnosměrné napětí o velikosti úměrné otáčkám a polaritě odpovídající směru otáčení. Po impedančním přizpůsobení v impedančním převodníku 11, kde je možnost rovněž nastavovat vlivnost tachometrické vazby, přichází signál na6. The sensing of this voltage B ₁ , B ₂ , B ₂ takes place from the beginning of the period to the moment ie the beginning of the excitation voltage pulse A ₃ , A ₂ and A _3j as shown in Fig. ₂ . Cj in Fig. 2 shows the decay of the transient action on the inductance of the motor winding after the excitation pulse A has disappeared. From the blocking circuit 7, voltage pulses arrive at the amplifier 8 where they amplify and arrive via the diode circuit 9 at the output of which a voltage of proportional speed and polarity corresponding to the direction of rotation already appears. After the impedance matching in the impedance converter 11, where it is also possible to adjust the tachometric coupling influence, the signal

196 860 druhý vstup 24 druhého sčítacího bodu 5, na Jehož první vstup 23 se přivádí polohová regulační odchylka. Výsledná regulační odchylka na výstupu druhého sčítacího bodu 5 se přivádí na vstup řídicího a tvarovacího výkonového obvodu 6.196 860 the second inlet 24 of the second addition point 5, to whose first inlet 23 a position control deviation is supplied. The resulting control deviation at the output of the second addition point 5 is applied to the input of the control and shaping power circuit 6.

Obvod pro snímání a zpracování tachometrického napětí podle vynálezu je určenThe tachometric voltage sensing and processing circuit of the present invention is provided

Claims

SUBJECT

Circuit for sensing and processing tachometric voltage of two-phase control servomotors, characterized in that the main input (27) of the blocking circuit (7) is connected to the second power output (19) of the control and shaping power circuit (6) and simultaneously with the controlled phase (14) ) of a two-phase control motor (16) and the control input (28) of the interlock circuit (7) is connected to a third output (20) of the control and shaping power circuit (6), the interlock output (7) output for use in controllers of different types It can be used in other cases, when it is necessary to separate a part of the voltage waveform for further processing.

OUT to an input of an amplifier (8) whose output is connected to two diodes (9), the two outputs of which are connected to two inputs of the integration circuit (10J, the output is then connected via an impedance converter with tachometric coupling influence adjustment). 24) a second addition circuit (5), its first input (23) being connected to the output of the position deviation amplifier (4), while the output of the second addition point (5) is connected to the input of the control and shaping power circuit ¹ (6).