CS234683B1 - Zapojení číslicově řízeného proudového budiče stejnosměrného servopohonu - Google Patents

Abstract

Proudový budič pro napájení stejnosměrných pohonů středního výkonu, 100 - -300 W, v číslicově řízených rychlostních nebo polohových servomechanizmech. Zapojení dovoluje číslicově, pomocí dat v binárním kódu na datovém vstupu budiče, měnit směr toku a velikost výstupního proudu do připojené zátěže. Budič potřebuje přitom ve výkonové části zapojení pouze jeden napájecí zdroj. Využití se týká zejména technologických zařízení ve strojírenství a v elektrotechnickém průmyslu.

Description

Vynález se týká zapojení číslicově řízeného proudového budiče stejnosměrného servopohonu s možností číslicově, v binárním kódu, na příslušných vstupech zapojení, měnit směr toku a velikost výstupního proudu do připojené zátěže. Zapojení je zvláště vhodné pro napájení stejnosměrných pohonů středního výkonu, 100 - 300W, číslicově řízených servomechánizmů zařízení automatizační techniky. Pro tyto účely je také vybaven obvody pro kontrolu činnosti a jištění.

I

V automatizační technice se pro napájení stejnosměrných servopohonů využívá několika principů. Jedním z nich je napá jení z proudového budiče. Tento způsob napájení vyžaduje proudový budič s možností řídit směr toku a velikost proudu podle potřeby regulace. Dosavadní způsoby zapojení proudových budičů pro střední výkony splňující uvedené požadavky mají tu nevýhodu, že vyžadují ve výkonové části dva stejnosměrné napájecí zdroje pro vytvoření dvou větví, kde jedna dodává do zátěže proud v jednom směru toku a druhá ve směru opačném. Dále v takovém zapojení musí být dva regulátory pro řízení velikosti proudu, a to v každé větvi jeden. Mimo jznačné materiálové náročnosti je další nevýhodou dosavadních j

řešení nutnost shodného nastavení obou regulátorů, což vede k větší obvodové složitosti, zejména při větších výkonech.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že prvá svorka stejnosměrného na pětového zdroje je uzeměna a druhá svorka téhož zdroje je připojena současně na prvý vstup jistícího relé a na prvý vstup tyristorového můstku. Prvý výstup tyristorového můstku je připojen na prvý vstup obvodu zkratování výstupu a dru hý výstup tyristorového můstku je připojen současně na prvý vstup prvého regulátoru a na vstup bočníku. Výstup bočníku a výstup prvého regulátoru jsou oba připojeny na prvý vstup druhého regulátoru, jehož výstup je připojen současně na tře

234 683 tí vstup zesilovače a na vstup snímače proudu, jehož výstup je uzeměn. Přitom skupinový datový vstup zapojení je připojen současně na vstup prvého komparátoru, na vstup číslicově-analogového převodníku a na vstup druhého komparátoru. Výstup prvého komparátoru je připojen na druhý vstup prvého součtového obvodu, výstup číslicově-analogového převodníku je připojen na prvý vstup zesilovače a výstup druhého komparátoru je připojen současně na prvý vstup druhého součtového obvodu a na druhý vstup přepínacího obvodu. Směrový vstup zapojení je připojen na prvý vstup obvodu určení směru, na jehož druhý* vstup je připojen prvý výstup generátoru zapalovacích impulzů, přičemž prvý výstup obvodu určení směru je připojen na druhý vstup blo4 kovacího obvodu, druhý výstup obvodu určeni směru je připojen na třetí vstup přepínacího obvodu a třetí výstup obvodu určení směru je připojen na třetí vstup druhého součtového obvodu. Blokovací vstup zapojení je připojen na prvý vstup na prvý vstup blokovacího obvodu, jehož výstup je připojen současně na prvý vstup prvého součtového obvodu, na druhý vstup druhého součtového obvodu a na prvý vstup přepínacího obvodu. Přitom prvý výstup přepínacího obvodu je připojen na druhý vstup tyristorového můstku a druhý výstup přepínacího obvodu je připojen na třetí vstup tyristorového můstku. Druhý výstup generátoru zapalovacích impulzů je zapojen na čtvrtý vstup přepínacího obvodu, výstup prvého součtového obvodu je připojen na vstup bloku referenční úrovně a výstup bloku referenční úrovně je zapojen na druhý vstup prvého regulátoru. Výstup druhého součtového obvodu je připojen na druhý vstup zesilovače a výstup zesilovače je zapojen na druhý vstup druhého regulátoru. Přitom výstup zapojení pro připojení zátěže je připojen na výstup obvodu zkratování výstupu a jističi vstup zapojení je připojen na druhý vstup jisticího relé. Prvý výstup jistícího relé je zapojen na třetí vstup prvého součtového obvodu, druhý výstup jisticího relé je připojen na čtvrtý vstup druhého součtového obvodu a konečně třetí výstup jisticího relé je připojen na druhý vstup obvodu zkratování výstupu.

Výhodou zapojení číslicově řízeného proudového budiče podle vynálezu je, že splňuje všechny požadované funkce pouze

- 3 234 683 s jedním výkonovým zdrojem, což znamená velmi výrazné snížení realizačních nákladů. Navíc je jeden použitý výkonový zdroj efektivněji využíván než zdroje dva, které se musí střídat v činnosti. V zapojení by postačil jeden regulátor, ale podle vynálezu jsou s výhodou použity dva shodné regulátory zapojené v takovém uspořádání, které dovoluje podstatně zvýšit výstupní výkon.

Zapojení číslicově řízeného proudového budiče stejnosměrného servopohonu podle vynálezu je uvedeno na obrázku připojeného výkresu. Zapojení tvoří stejnosměrný napájecí zdroj 1, mající alespoň prvou svorku 13a a druhou svorku 12a dále tyristorový můstek 2, mající alespoň prvý vstup, druhý vstup 23« třetí vstup 24, prvý výstup 21 a druhý výstup 22, dále prvý regulátor 3., mající alespoň prvý vstup, druhý vstup 31 a prvý výstup, dále druhý regulátor 4, mající alespoň prvý vstup 41, druhý vstup 42 a prvý výstup 43, dále snímač 5 proudu, mající alespoň prvý vstup a prvý výstup, dále blok 6 referenční úrovně, mající alespoň prvý vstup 61 a prvý výstup, dále· zesilovač 7, mající alespoň prvý vstup 71, druhý vstup 72. třetí vstup a prvý výstup, dále prvý součtový obvod 8, mající alespoň prvý vstup, druhý vstup 81, třetí vstup 82 a prvý výstup, dále druhý součtový obvod 9, mající alespoň prvý vstup, druhý vstup, třetí vstup 91, čtvrtý vstup 92 a prvý výstup, dále přepínací obvod 10, mající alespoň prvý vstup, druhý vstup, třetí vstup 101, čtvrtý vstup 102, prvý výstup a druhý výetap, dále blokovací obvod 11, mající alespoň prvý vstup, druhý retup 112 a prvý výstup 111, dále prvý komparátor 12, mající alespoň skupinový prvý vstup a prvý výstup, dále číslicově-analogový převodník 13. mající alespoň skupinový prvý vstup a prvý výstup, dále druhý komparátor, mající alespoň skupinový prvý vstup a prvý výstup 141, dále obvod 15 určení směru, mající alespoň prvý vstup, druhý vstup a prvý výstup, druhý výstup, třetí výstup, dále generátor 16 zapalovacích impulzů, mající alespoň prvý výstup 161, druhý výstup, dále obvod 17 zkratování výstupu, mající alespoň prvý vstup, druhý vstup 171 a prvý výstup 172, dále bočník 18, mající alespoň prvý vstup a prvý výstup, dále jističi relé 19, mající alespoň prvý vstup, druhý vstup 191 a prvý výstup, druhý výstup, třetí výstup. Přitom jednotlivé části zapojení jsou vzájemně propojeny tak, že prvá svorka 11a stejnosměrného napětového zdroje 1 je

- 4 234 883 uzeměna a jeho druhá svorka 12a.je připojena současně na prvý vstup jistícího relé 19 a na prvý vstup tyristorového můstku 2. Prvý výstup 21 tyristorového můstku 2 je připojen na prvý vstup obvodu 17 zkratování výstupu zapojení a druhý výstup 22 tyristorového můstku 2 je připojen současně na prvý vstup prvého regulátoru j a na vstup bočníku 18. Výstup bočníku 18 a výstup prvního regulátoru χ jsou oba připojeny na prvý vstup 41 druhého regulátoru 4, jehož výstup 43 je připojen současně na třetí vstup zesilovače 7 a na vstup snímače X proudu, jehož výstup 51 je uzemšn^ Skupinový datový vstup 01 zapojení je připojen současně na vstup prvého komparátoru 12, na vstup číslicově-analogového převodníku 13 a na vstup druhého komparátoru 14, přičemž výstup prvého komparátoru 12 je připojen na druhý vstup 81 prvého součtového obvqdu 8, výstup číslicově-analogového převodníku 13 je připojen na prvý vstup 71 zesilovače 7 a výstup 141 drahého komparátoru 14 je připojen současně na prvý vstup druhého součtového obvodu 9 a na druhý vstup přepínacího obvodu 10. Směrový vstup 02 zapojení je připojen na prvý vstup obvodu 15 určení směru, na jehož druhý vstup je připojen prvý výstup 161 generátoru 16 zapalovacích impulzů, přičemž prvý výstup obvodu 15 určerií směru je připojen na druhý vstup 112 blokovacího obvodu 11, druhý výstup obvodu 15 určení směru je připojen na třetí vstup 101 přepínacího obvodu 10 a třetí výstup obvodu 15 určení směru je připojen na třetí vstup 91 druhého součtového obvodu 9. Blokovací vstup 03 zapojení je připojen na prvý vstup blokovacího obvodu 11, jehož výstup 111 je připojen současně na prvý vstup prvého součtového obvodu 8, na druhý vstup druhého součtového obvodu 9 a na prvý vstup přepínacího obvodu 10. Prvý výstup prřepínacího obvodu 10 je připojen na druhý vstup 23 tyristorového můstku 2 a druhý výstup přepínacího obvodu 10 je připojen na třetí vstup 24 tyristorového můstku 2· Přitom druhý výstup generátoru 16 zapalovacích impulzů je zapojen na čtvrtý vstup 102 přepínacího obvodu 10, výstup prvého součtového obvodu 8 je připojen na vstup 61 bloku 6 referenční úrovně, a výstup bloku 6 referenční úrovně je zapojen na druhý vstup 31 prvého regulátoru χ. Výstup druhého součtového obvodu 9 je spojen s druhým vstupem 72 zesilovače 7, jehož výstup je připojen na druhý vstup 42 druhého regulátoru 4. Výstup 04 zapojení pro připojení zátěže je připojen na výstup 172 obvodu 17 zkratování výstupu, zatímco jističi vstup 05 zapojení je připo234 8Λ3

- 5 jen na druhý vstup 191 jistícího relé 19. Přitom prvý výstup jistícího relé 19 je zapojen na třetí vstup 82 prvého součtového obvodu 8, druhý výstup jistícího relé 19 je zapojen na čtvrtý vstup 92 druhého součtového obvodu 9, a konečně třetí výstup jistícího relé 19 je připojen na druhý vstup 171 obvodu 17 zkratování vstupu.

Zapojení číslicově řízeného proudového budiče stejnosměrného servopohonu podle vynálezu pracuje takto. Při nastavení požadované velikosti a směru toku proudu do zátěže, tento proud protéká ze svorky 12ftstejnosměrného napětového zdroje 1svorka 12¾ je kladným pólem zdroje 1 -do prvého vstupu tyristorového můstku 2, z tyristorového můstku 2 přes jeho prvý výstup 21 na prvý vstup obvodu 17 zkratování výstupu, obvodem 17 zkratování výstupu na jeho výstup 172 a odtud do výstupu 04 zapojení pro připojení zátěže. Z výstupu 04 zapojení dále přes připojenou zátěž stejnou cestou zpět do tyristorového můstku 2 (uvedená cesta z tyristorového můstku 2 do zátěže je ve skutečnosti dvouvodičová). Z druhého výstupu 22 tyristorového můstku 2 protéké proud dále na prvý vstup prvého regulátoru 2 ^a současně na vstup bočníku 18. Dále přes prvý regulátor _3 na jeho výstup a přes bočník 18 na jeho výstup. Z obou výstupů prvého regulátoru 2 ^a bočníku 18 - dále na prvý vstup 41 druhého regulátoru 4. Dále přes druhý regulátor 4 na jeho výstup a odtud na vstup snímače 5 proudu. Dále přes snímač 5. proudu na jeho výstup 51 který je uzeměn, přičemž svorka lift ste.jnosměrného napětového zdroje 1 je také uzeměna. Touto cestou je obvod výstupního proudu ve výkonové části budiče uzavřen.

Vlastní regulace výstupního proudu se provádí porovnáním úbytku napětí na snímači £ proudu s hodnotou získanou po nastavení datového vstupu 01 z číslicově-analogového převodníku. Porovnání se uskutečňuje v zesilovači 7, z jehož výstupu je řízen druhý regulátor 4. Prvý regulátor y pracuje automaticky vůči pevně nastavené referenční hodnotě z bloku 6. Změna směru toku proudu zátěží se řídí ovládáním přepínacího obvodu 10 z obvodu 15 určení směru tak, že se zapalovací impulzy směrují do příslušného výstupu přepínacího obvodu 10^a tím také do příslušných větví tyristorového můstku 2. Ostatní obvody zapojení vykonávají pomocné kontrolní a jističi funkce.

234 683

- 6 Vynálezu lze využít obecně jako číslicově řízeného zdroje stejnosměrného proudu s možností vstupními daty v binárním kódu měnit směr toku a velikost výstupního proudu.Zvlášt výhodné je použiti v automatizační technice jako proudový budič stejnosměrných pohonů středních výkonů, 100 - 300W, v číslicově řízených servomechanizmech technologických zařízení. Význam výhod zapojení podle vynálezu lze doložit požitím v náročné aplikaci při stavbě polohového servomechanizmu upínacího štola zařízení pro kladení ploěných drátových spojů.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   234 683

   Zapojení číslicově řízeného proudového budiče stejnosměrného servopohonu, vyznačené tím, že prvá svorka (13a) ste jnosměrného®napětového zdroje (1) je uzeměna a jeho druhá svorka (12a) je připojena současně na prvý vstup jistícího relé (19) a na prvý vstup tyristorového můstku (2), přičemž prvý výstup (21) tyristorového můstku (2) je připojen na prvý vstup obvodu (17) zkratování výstupu a druhý výstup (22) tyristorového můstku (2) je připojen současně na prvý vstup prvého regulátoru (3) a na vstup bočníku (18), přičemž výstup bočníku (18) a výstup prvého regulátoru (3) jsou oba připojeny na prvý vstup (41) druhého regulátoru (4), jehož výstup (43) je připojen současně na třetí vstup zesilovače (7) a na vstup snímače (5) proudu, jehož výstup (51) je uzeměn, přičemž skupinový datový vstup (01) zapojení je připojen současně na vstup prvého komparátorů (12), na vstup číslicově-analogového převodníku (13) a na vstup druhého komparótoru (14), přičemž výstup prvého komparátorů (12) je připojen na druhý vstup (81) prvého součtového obvodu (8), výstup číslicově-analogového převodníku (13) je připojen na prvý vstup (71) zesilovače (7) a výstup (141) druhého komparátoru (14) je připojen současně na prvý vstup druhého součtového obvodu (9) a na druhý vstup přepínacího obvodu (10), přičemž směrový vstup (02) zapojení je připojen na prvý vstup obvodu (15) určení směru, na jehož druhý vstup je připojen prvý výstup (161) generátoru (16) zapalovacích impulzů, přičemž prvý výstup obvodu (15) určení směru je připojen na druhý vstup (112) blokovacího obvodu (11), druhý výstup obvodu (15) určení směru je připojen na třetí vstup (101) přepínacího obvodu (10) a třetí výstup obvodu (15) určení směru je při pojen na třetí vstup (91) druhého součtového obvodu (9), přičemž blokovací vstup (03) zapojení je připojen na prvý vstup blokovacího obvodu (11), jehož výstup (111) je připojen současně na prvý vstup prvého součtového obvodu (8), na druhý vstup druhého součtového obvodu (9) a na prvý vstup přepínacího obvodu (10), zatímco prvý výstup přepínacího obvodu (10) je připojen na druhý vstup (23) tyristorového můstku (2) a

   - ⁸ “

   234 883 druhý výstup přepínacího obvodu (10) je připojen na třetí vstup (24) tyristorového můstku (2), přičemž druhý výstup generátoru (16) zapalovacích impulzů je zapojen na čtvrtý vstup (102) přepínacího obvodu (10), výstup prvého součtového obvodu (8) je připojen na vstup (61) bloku (6) referenční úrovně, výstup bloku (6) referenční úrovně je zapojen na druhý vstup (31) prvého regulátoru (3), výstup druhého součtového obvodu (9) je spojenes druhým vstupem (72) zesilovače (7) a výstup zesilovače (7) je zapojen na druhý vstup (42) druhého regulátoru (4), přičemž výstup (04) zapojení pro připojení zátěže je připojen na výstup (172) obvodu (17) zkratování výstupu, zatímco jističi vstup (05) zapojeni je připojen na druhý vstup (191) jistícího relé (19), přičemž prvý výstup jistícího relé (19) je zapojen na třetí vstup (82) prvého součtového obvodu (8), druhý výstup jistícího relé (19) je připojen na čtvrtý vstup (92) druhého součtového obvodu (9) a konečně třetí výstup jistícího relé (19) je připojen na druhý vstup (371) obvodu (17) zkratování výstupu.