CS262018B1

CS262018B1 - connection for automatic regulation of DC motors

Info

Publication number: CS262018B1
Application number: CS873437A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Ing Pisa; Oldrich Ing Smid
Original assignee: Ladislav Ing Pisa; Oldrich Ing Smid
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1987-05-13
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS343787A1

Abstract

Pro dosažení velké přesnosti regulace či synchronizace otáček stejnosměrných motorů s referenčním kmitočtem se využívá frekvenčního nebo fázového závěsu, vybaveného pro snímání otáček nebo polohy hřídele motoru inkrementálním čidlem. Předmětné zapocení je tvořené vratným čítačem, na jehož první vstu? je připojen zdroj referenčního kmitjčtu a na jeho druhy vstup je připojen výstup z inkrementárního čidla polohy motoru. Výstupy stavu vratného čítače jsou připojeny na jíq příslušné vstupy převodníku binárního kódu na pulsně sirkově modulován;/ signál, Jehož výstup Je přes výkonový spínač připojen k napájecímu obvodu motoru.To achieve high accuracy of regulation or synchronization of the speed of DC motors with a reference frequency, a frequency or phase lock is used, equipped with an incremental sensor for sensing the speed or position of the motor shaft. The subject device is formed by a reciprocating counter, to the first input of which is connected a source of the reference frequency and to its second input is connected the output from the incremental sensor of the motor position. The outputs of the reciprocating counter status are connected to the respective inputs of the converter of the binary code to the pulse-width modulated signal, whose output is connected to the motor power supply circuit via a power switch.

Description

Vynález se týká zapojeni pro automatickou regulaci stejnosměrných motorů, které pro dosaženi velké přesnosti regulace či pro synchronizaci otáček motoru s referenčním kmitočtem používají frekvenčního nebo fázového závěsu a jsou tedy vybaveny pro snímáni otáček nebo polohy hřídele motoru inkrementálním čidlem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to wiring for the automatic control of DC motors which use a frequency or phase lock to achieve high control accuracy or to synchronize the motor speed with a reference frequency and are thus equipped to sense the motor shaft speed or position by an incremental encoder.

Současné prostředky pro regulaci stejnosměrných motorů frekvenčním nebo fázovým závěsem se přes použiti speciálních integrovaných obvodů vyznačují značnou složitosti a nezaručují dokonalé dodrženi polohy dosažené motorem v širším rozsahu otáček a zátěže.The current means of controlling DC motors by frequency or phase coupling, despite the use of special integrated circuits, is characterized by considerable complexity and does not guarantee perfect adherence to the position achieved by the motor over a wider range of speeds and loads.

V zapojení s frekvenčním závěsem je za regulační odchylku brán rozdíl referenčního kmitočtu a kmitočtu z inkrementálního čidla. Tím dochází k nekontrolované odchylce mezi dosaženou a zadanou polohou hřídele motoru.In a frequency-hitch connection, the difference between the reference frequency and the frequency from the incremental encoder is taken as the control deviation. This causes an uncontrolled deviation between the achieved and the specified motor shaft position.

V zapojení s fázovým závěsem je poloha dodržována velmi přesně^ale se značným omezením rozsahu otáček i zátěže a to i při použiti složitých obvodů, které zapojeni doplňuji. Frekvence pulsni regulace v případě užiti fázového závěsu je u jednodušších zapojeni závislá na frekvenci pulsů inkrementálního čidla a to rovněž omezuje rozsah otáček a navíc může být příčinou hluku.In a phase locked circuit, the position is maintained very precisely but with a considerable reduction in the speed and load range, even when using complex circuits that complement the circuit. The frequency of the pulse control in case of using a phase lock depends on the pulse frequency of the incremental encoder in simpler wiring and this also limits the speed range and may also cause noise.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojeni pro automatickou regulaci stejnosměrných motorů podle vynálezu jc ^z stera rocena t/ ·&>*, it z d r o j referenčního kra itočtu^;při pojen na první vstup vratného čítače, na jehož druhý vstup je připojen výstup z inkrementálního čidla polohy motoru. Výstupy stavu vratného čítače jsou připojeny na jim příslušné vstupy převodníku lineárního kódu na pulsně šířkově modulovaný signál, jehož výstup je přes výkonový spínač připojen k napájecímu obvodu motoru.The above drawbacks eliminate the circuitry for the automatic control of the DC motors according to the invention ^{from the} reference frequency ^; connected to the first input of the return counter, to the second input of which the output from the incremental encoder of the motor is connected. The return counter status outputs are connected to their respective inputs of a linear code converter to a pulse width modulated signal, the output of which is connected to the motor supply circuit via a power switch.

v*in*

262 018262 018

Zapojeni podle vynálezu má proti dosud známým zapojenim tyto výhody. Pro realizaci jsou nutné pouze prostředky číslicové techniky, bez potřeby nastavovacích prvků. Frekvenci pulsni šířkové modulace je možno zvolit nezávisle na frekvenci pulsů inkrementálního čidla a tim lze dosáhnout lepši rovnoměrnosti chodu motoru v širokém rozsahu otáček a zamezit hluku způsobovanémupuIsni regulaci tím, že frekvence pulsni regulace může být v neslyšitelné oblasti. Vybaveni signalizačními a blokovacími obvody pro mimořádné podmínky, kdy je vratný čítač uveden do nulového nebo maximálního stavu, zabráni dalšímu provozu stejnosměrného motoru za nežádoucích podmínek.The present invention has the following advantages over the prior art. Only digital devices are required for realization, without the need for adjusting elements. The pulse width modulation frequency can be selected independently of the pulse frequency of the incremental encoder, thus achieving better motor uniformity over a wide speed range and avoiding noise caused by the incremental control, so that the pulse control frequency can be in an inaudible range. Equipped with emergency signaling and blocking circuits, when the reset counter is set to zero or maximum, it prevents further operation of the DC motor under undesirable conditions.

Bez jakýchkoliv úprav vyhoví toto zapojeni pro automatickou regulaci stejnosměrných motorů v širokém rozsahu otáček, zátěžových momentů 1 výkonů všude tam, kde nejsou kladeny požadavky na dynamiku,ale kde je vyžadována dlouhodobá přesnost udržováni polohy, nebot odchylka polohy skutečné od polohy zadané je vždy v mezích počtu pulsů inkrementálního čidla určených kapacitou vratného čítače.Without any modifications, this wiring is suitable for the automatic regulation of DC motors over a wide speed range, load torques 1 power wherever no dynamics requirements are required, but where long-term positioning accuracy is required as the actual position deviation is always within limits the number of incremental encoder pulses determined by the return counter capacity.

V mnoha případech použiti lze takto levnými stejnosměrnými motory nahradit drahé a málo účinné motory krokové.In many cases, expensive and inefficient stepper motors can be replaced by cheap DC motors.

N_a přiloženém výkresu je na obr. 1 znázorněno blokové schéma zapojeni automatické regulace stejnosměrných motorů podle vynálezu*a na obr. 2 je toto zapojeni doplněno signalizačním a blokovacím obvodem.N _{and the} accompanying drawing, FIG. 1 illustrates a block diagram of automatic control of direct current motors according to the invention * and Fig. 2 is completed this connection signaling and blocking circuit.

Na první vstup 11 vratného čítače 1_ je připojen zdroj £ referenčního kmitočtu a na druhý vstup 1_2 je připojen výstup z inkrementálního čidla 31 polohy motoru 3. Výstupy 131, 132 až 13n stavu vratného čítače jsou připojeny na vstupy převodníku £ biná^rního kódu na pulzně šířkově modulovaný signál. Výstup tohoto převodníku 4. je pak připojen přeš výkonový spínač £ k napájscifiu obvodu motoru 3. Výstup 141 nulového stavu a výstup 142 maximálního stavu vratného čítače 1_ jsou připojeny na vstupy signalizačních a blokovacích obvodů 6.The first input of the reversible counter 11 1 is connected to a source of reference frequency £ and a second input 12 is connected to the output of the position encoder 31 of the motor 3. The outputs 131, 132 to 13n state of the reversible counter are connected to inputs of the converter £ í Bina ^RN code pulse width modulated signal. The output of this transducer 4 is then connected via a power switch 6 to the power supply of the motor circuit 3. The zero output 141 and the output 142 of the maximum counter 7 are connected to the inputs of the signaling and blocking circuits 6.

262 Π18262 Π18

Z obou vstupů 11, 12 vratného čítače £_ vždy jeden slouží pro čítáni vpřed a druhý pro čítáni vzad, přičemž pro správnou funkci obvodu podle vynálezu není důlež1 té,který ze vstupů 11, 12 stav vratného čítače £ zvyšuje a který jeho stav snižuje Za předpokladu, že přítomnost Impulsů na prvním vstupu 11 bude stav vratného čítače £ zvyšovat, se po zapnuti automatické regulace motoru podle vynálezu začne vratný čítač £ plnit impulsy přicházejícími ze zdroje £ referenčního kmitočtu. Zvyšujicl se stav vratného.č1tače £ je snímán převodníkem £ binárního kódu na pulsně šířkově modulovaný signál, přičemž tento signál je spínán výkonovým signálem £ do napájecího obvodu motoru £. Rostoucim buzením motoru £ narůstá také frekvence pulsů na výstupu inkrementálního čidla 31 polohy motoru £, která je přímo úměrná rychlosti otáčení hřídele motoru £. Impulsy z inkrementálního čidla 31 na druhém vstupu 12 stav vratného čítače £ sníží, čímž se zrněni plnicí poměr pulsně šiřkově modulovaného signálu na výstupu převodníku £ a otáčky motoru £ se sníži. Vstupy 11, 12 vratného čítače £ mohou být opatřeny antikoincidenčnim obvodem, který zajisti definovanou funkci vratného čítače £ v připadě, že impulsy zdroje £ referenčního kmitočtu a inkrementálního čidla 31 přijdou současně. Výstupy 141, 142 nulového a maximálního stavu vratného čítače £ jsou připojeny na vstup signalizačních a blokovacích obvodů £, které mohou například trvale hlásit nesouhlas skutečné polohy motoru £ vzhledem k poloze zadané a případně 1 zablokovat chod motoru 3.Of the two inputs 11, 12 of the counter 8, each serves for forward counting and the other for counting backward. For the correct functioning of the circuit according to the invention it is not important which of the inputs 11, 12 increases the state of the counter 8 and decreases its state. Assuming that the presence of the pulses at the first input 11 will increase the status of the return counter 8, after switching on the automatic motor control according to the invention, the return counter 6 starts to be filled with pulses coming from the reference frequency source 6. The increasing state of the return counter 6 is sensed by a binary code converter 6 to a pulse width modulated signal, which signal is switched by a power signal 6 to the motor supply circuit 6. As the motor excitation 6 increases, the pulse frequency at the output of the motor position incremental encoder 31 also increases, which is proportional to the speed of rotation of the motor shaft. The pulses from the incremental encoder 31 at the second input 12 decrease the state of the return counter 6, thereby reducing the feed ratio of the pulse width modulated signal at the output of the transducer 6 and the motor speed 6. The reversing counter inputs 11, 12 may be provided with an anticoincidence circuit to provide a defined reversing counter function 8 if the pulses of the reference frequency source 6 and the incremental encoder 31 arrive simultaneously. The outputs 141, 142 of the zero and maximum states of the return counter 6 are connected to the input of the signaling and blocking circuits 4, which can, for example, permanently report disagreement with the actual position of the motor.

Claims

2K2 nis

A circuit for automatically regulating DC motors, consisting of a reference frequency source, a reversible counter and an increment counter, characterized in that the reference frequency source (2) is connected to a first input (11) of a counter (1) for the second counter. the input (12) is connected to an engine position sensor (31) (3), wherein the counter counters (131, 132 to 13n) of the counter (1) are connected to their respective inputs of the transducer (4) of the binary code by a pulse width modulated signal, whose output is an over-power switch (5) connected to the motor power circuit (3),

2. The connection for automatic DC motor control according to item 1, characterized in that the return counter (1) is provided with an output (141) of a zero state and an output (142) of a maximum state connected to the respective inputs of the signaling and locking circuits Ib1. 1 drawing