RU2047265C1

RU2047265C1 - Direct-current drive

Info

Publication number: RU2047265C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Авраменко
Original assignee: Севастопольский завод им.В.Д.Калмыкова
Priority date: 1991-06-04
Filing date: 1991-06-04
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: electric drives. SUBSTANCE: modulator and pulse-operated speed transducer incorporated in drive make it possible to shape and discriminate pulses in motor circuit irrespective of performance characteristics of brush gear. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электронике и может быть использовано в электроприводах с точным позиционированием. The present invention relates to electronics and can be used in electric drives with precise positioning.

Известен электропривод координаты манипулятора, включающий электродвигатель постоянного тока, датчики тока, скорости и положения, подключенные соответственно к регуляторам тока, скорости и положения, которые осуществляют управление позиционированием координаты манипулятора. Known electric coordinates of the manipulator, including a direct current motor, current, speed and position sensors connected respectively to the current, speed and position controllers that control the position of the manipulator coordinates.

Недостатком данного устройства является его сложность. The disadvantage of this device is its complexity.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство выделения импульсов в цепи электродвигателя, содержащее последовательно соединенные источник питания постоянного напряжения, ограничитель тока, электродвигатель, датчик тока, выход которого подключен к пиковой следящей схеме, состоящей из фильтра низкой частоты, схемы токовой защиты, двух пиковых детекторов положительных и отрицательных импульсов, компаратора и буферного усилителя, с выхода которого снимается сигнал на счетчик импульсов. Closest to the proposed invention is a device for extracting pulses in an electric motor circuit, comprising a series-connected DC power supply, a current limiter, an electric motor, a current sensor, the output of which is connected to a peak tracking circuit consisting of a low-pass filter, a current protection circuit, two peak detectors positive and negative pulses, a comparator and a buffer amplifier, from the output of which a signal is taken to the pulse counter.

Устройство реагирует на изменение формы импульсов тока, которые возникают в цепи электродвигателя при коммутации секций обмотки якоря. Схема вырабатывает сигнал, содержащий импульсы, число которых равно числу коммутаций и, следовательно, пропорционально числу оборотов вала электродвигателя. Это устройство принято за прототип. The device responds to changes in the shape of current pulses that occur in the motor circuit when switching sections of the armature winding. The circuit generates a signal containing pulses, the number of which is equal to the number of switching and, therefore, is proportional to the number of revolutions of the motor shaft. This device is taken as a prototype.

Недостатком прототипа является низкая надежность, так как импульсы тока образуются в результате механического контакта в коллекторно-щеточном аппарате, который подвержен износу, а это приводит к увеличению уровня коммутационных помех и снижению уровня полезного сигнала. The disadvantage of the prototype is low reliability, since current pulses are generated as a result of mechanical contact in the collector-brush apparatus, which is subject to wear, and this leads to an increase in the level of switching noise and a decrease in the level of the useful signal.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства выделения импульсов в цепи электродвигателя. The aim of the invention is to increase the reliability of the device for the allocation of pulses in the circuit of the electric motor.

Сущность изобретения выражается в том, что в известное устройство выделения импульсов в цепи электродвигателя дополнительно введены модулятор и импульсный датчик вращения вала электродвигателя, причем модулятор установлен последовательно между электродвигателем и датчиком тока, а вход управления модулятора соединен с выходом импульсного датчика вращения, сказанного механически с валом электродвигателя. The essence of the invention is expressed in the fact that a modulator and a pulse sensor of rotation of the motor shaft are additionally introduced into the known device for extracting pulses in the electric motor circuit, the modulator being installed in series between the electric motor and the current sensor, and the control input of the modulator is connected to the output of the pulse rotation sensor mechanically said with the shaft electric motor.

Признаки, составляющие отличие предлагаемого технического решения от прототипа, не встречаются в известных технических решениях (аналогах) ни порознь, ни в заявляемой совокупности, что дает основание для заключения о существенности указанных отличий. The signs that make up the difference between the proposed technical solution and the prototype are not found in the well-known technical solutions (analogues) neither separately nor in the claimed combination, which gives grounds for concluding that these differences are significant.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого электропривода постоянного тока; на фиг. 2 схема модулятора и импульсного датчика вращения; на фиг. 3 диаграмма напряжений сигналов. In FIG. 1 is a diagram of the proposed direct current electric drive; in FIG. 2 diagram of the modulator and pulse rotation sensor; in FIG. 3 diagram of voltage signals.

Экспериментальные исследования предлагаемого электропривода постоянного тока в составе опорно-поворотного устройства антенны спутникового телевидения показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототипом) предлагаемый электропривод постоянного тока обеспечивает надежное позиционирование антенны по числу выделяемых импульсов независимо от режима работы исполнительного электродвигателя и состояния его коллекторно-щеточного аппарата. Experimental studies of the proposed direct current electric drive as part of a satellite television antenna rotary support device showed that, compared with a similar purpose device (prototype), the proposed direct current electric drive provides reliable antenna positioning by the number of pulses emitted, regardless of the operating mode of the actuator motor and the state of its collector brush apparatus.

Электропривод постоянного тока содержит источник 1 питания постоянного напряжения, нагруженный через ограничитель 2 тока на электродвигатель 3, последовательно с которым соединены модулятор 4, подключенный входом управления к импульсному датчику 5 вращения, датчик 6 тока, выход которого подключен к пиковой следящей схеме, содержащей фильтр 7 низкой частоты, соединенный выходом с входами пиковых детекторов 8, 9 положительных и отрицательных импульсов, с входом схемы 10 токовой защиты, с одним из входов компаратора 11, другой вход которого соединен с выходами пиковых детекторов 8, 9, выход компаратора 11 через буферный усилитель 12 подключен к счетчику импульсов. Датчик 6 тока представляет собой низкоомный резистор. Модулятор 4 (см. фиг. 2) содержит транзистор 13 типа n-p-n, коллектор которого соединен с электродвигателем 3, в цепь базы включен резистор 14, соединенный с датчиком 5 вращения, резистор 15 установлен между базой и эмиттером, который подключен к датчику 6 тока. Импульсный датчик 5 вращения состоит из постоянного магнита 16, установленного на валу электродвигателя, геркона 17 с переключающимися контактами, расположенного в зоне магнитного поля магнита 16, переключающий контакт геркона 17 соединен с ограничителем 2 тока, а крайние контакты соединены вместе и подключены к управляющему входу модулятора 4. The DC drive contains a DC voltage source 1, loaded through a current limiter 2 to an electric motor 3, in series with which a modulator 4 is connected, connected by a control input to a pulse rotation sensor 5, a current sensor 6, the output of which is connected to a peak tracking circuit containing a filter 7 low frequency, connected by the output to the inputs of the peak detectors 8, 9 of positive and negative pulses, with the input of the current protection circuit 10, with one of the inputs of the comparator 11, the other input of which is connected nen with outputs of peak detectors 8, 9, the comparator 11 through the buffer amplifier 12 is connected to the pulse counter. The current sensor 6 is a low resistance resistor. Modulator 4 (see Fig. 2) contains an n-p-n type transistor 13 whose collector is connected to an electric motor 3, a resistor 14 connected to a rotation sensor 5 is included in the base circuit, a resistor 15 is installed between the base and the emitter, which is connected to the current sensor 6. The pulse rotation sensor 5 consists of a permanent magnet 16 mounted on the motor shaft, a reed switch 17 with switching contacts located in the magnetic field of the magnet 16, a switching contact of the reed switch 17 is connected to the current limiter 2, and the extreme contacts are connected together and connected to the control input of the modulator 4.

Электропривод постоянного тока работает следующим образом. При подаче напряжения от источника 1 питания через ограничитель 2 тока на электродвигатель 3 и модулятор 4 происходит открывание транзистора 13 под воздействием потенциала, поступающего на базу от ограничителя 2 тока через нормально замкнутый контакт геркона 17 импульсного датчика 5 вращения, и замыкается цепь протекания тока: источник 1 питания ограничитель 2 тока электродвигатель 3 модулятор 4 датчик 6 тока, электродвигатель 3 начинает вращаться. При этом происходит переключение контактов геркона 17 под воздействием вращающегося магнитного поля, образованного магнитом 16. В момент переброса переключающего контакта от нормально замкнутого контакта к нормально разомкнутому разрывается цепь между ограничителем 2 тока и базой транзистора 13, что приводит к запиранию транзистора 13, вследствие чего ток, протекающий по цепи электродвигателя 3, падает до значения, определяемого противоЭДС электродвигателя 3. После завершения переброса переключающего контакта геркона 17 электрическая цепь от ограничителя 2 тока к базе транзистора 13 восстанавливается, транзистор 13 открывается и замыкается цепь электродвигателя 3. Таким образом, происходит модулирование тока в цепи электродвигателя 3 при управлении модулятора 4 импульсным датчиком 5 вращения. Длительность импульсов модуляции определяется временем пролета переключающего контакта геркона 17, которое составляет (0,5-2) ˙10^-3с. Модулированный ток цепи электродвигателя, проходя через датчик 6 тока, преобразуется в импульсы напряжения, которые поступают на вход фильтра 7 низкой частоты, где происходит подавление высокочастотных помех, обусловленных дребезгом в коллекторно-щеточном аппарате, а также подавляются импульсы, обусловленные коммутацией секций обмотки ротора. На выходе фильтра 7 низкой частоты сигнал представлен в виде импульсов с постоянной составляющей, определяемой током в цепи электродвигателя при открытом модуляторе 4 (см. фиг. 3). С выхода фильтра 7 низкой частоты сигнал поступает на схему 10 токовой защиты для контроля тока электродвигателя по величине постоянной составляющей, на входы пиковых детекторов 8, 9 для детектирования сигнала, на один вход компаратора 11 для установки опорного напряжения по постоянной составляющей. С выходов детекторов 8, 9 детектированный сигнал поступает на второй вход компаратора 11, где происходит выделение импульсов сигнала относительно постоянной составляющей, в результате чего на выходе компаратора 11 вырабатывается нормированный импульсный сигнал, который после усиления в буферном усилителе 12 поступает на вход счетчика импульсов (см. фиг. 3).The DC drive operates as follows. When voltage is applied from the power source 1 through the current limiter 2 to the electric motor 3 and the modulator 4, the transistor 13 is opened under the influence of the potential supplied to the base from the current limiter 2 through the normally closed contact of the reed switch 17 of the pulse rotation sensor 5, and the current flow circuit closes: source 1 power limiter 2 current motor 3 modulator 4 current sensor 6, motor 3 starts to rotate. In this case, the contacts of the reed switch 17 are switched under the influence of a rotating magnetic field formed by the magnet 16. At the moment of switching the switching contact from the normally closed contact to the normally open, the circuit between the current limiter 2 and the base of the transistor 13 is broken, which leads to the locking of the transistor 13, as a result of which the current flowing along the circuit of the electric motor 3 drops to a value determined by the counter-EMF of the electric motor 3. After completing the transfer of the switching contact of the reed switch 17, the electric circuit 2 from limiter current to the base of transistor 13 is restored, the transistor 13 opens and closes the circuit of the motor 3. Thus, the modulation occurs in the current circuit of the electric motor 3 when controlling the modulator 4 pulser rotation 5. The duration of the modulation pulses is determined by the transit time of the switching contact of the reed switch 17, which is (0.5-2) ˙10 ^-3 s. The modulated current of the electric motor circuit, passing through the current sensor 6, is converted into voltage pulses that are fed to the input of the low-frequency filter 7, where the high-frequency interference caused by the bounce in the collector-brush apparatus is suppressed, and the pulses due to the switching of the rotor winding sections are suppressed. At the output of the low-pass filter 7, the signal is presented in the form of pulses with a constant component determined by the current in the motor circuit with the modulator 4 open (see Fig. 3). From the output of the low-pass filter 7, the signal is fed to a current protection circuit 10 for monitoring the motor current by the magnitude of the DC component, to the inputs of the peak detectors 8, 9 for detecting the signal, to one input of the comparator 11 to set the voltage reference to the DC component. From the outputs of the detectors 8, 9, the detected signal is fed to the second input of the comparator 11, where the signal pulses are extracted relative to the constant component, as a result of which a normalized pulse signal is generated at the output of the comparator 11, which, after amplification in the buffer amplifier 12, is fed to the input of the pulse counter (see Fig. 3).

Таким образом, применение модулятора и импульсного датчика вращения позволяет формировать и выделять импульсы в цепи электродвигателя независимо от качества работы коллекторно-щеточного аппарата. Thus, the use of a modulator and a pulse rotation sensor allows you to generate and select pulses in the motor circuit, regardless of the quality of the collector-brush apparatus.

Claims

A DC electric drive containing an electric motor, the anchor winding of which is connected through a current limiter to a power source, an armature current sensor, the output of which is connected to an input of a peak servo circuit, characterized in that, in order to increase reliability, a modulator is inserted into the electric drive, connected in series between the electric motor and a current sensor, and the motor shaft is mechanically connected to a pulse rotation sensor, the output of which is connected to the input of the modulator.