ЭЛЕКТРОПРИВОД

ЭЛЕКТРОПРИВОД


RU (11) 2025884 (13) C1

(51) 5 H02P5/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5020850/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.01.09 
(45) Опубликовано: 1994.12.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 372631, кл. H 02P 5/06, 1971. 
(71) Заявитель(и): Снитков Леонтий Феоктистович 
(72) Автор(ы): Снитков Леонтий Феоктистович 
(73) Патентообладатель(и): Снитков Леонтий Феоктистович 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД 

Изобретение может быть использовано в электромеханических регистраторах гидроакустической информации эхолотовых систем. Сущность: в электроприводе обеспечивается блокировка фазового триггера 9 в одно из состояний при неравенстве частот генератора 1 эталонной частоты и датчика 2 частоты. Снятие блокировки поступления импульсов с генератора 1 эталонной частоты или датчика 2 частоты на фазовый триггер 9 происходит после того, как появлятся подряд два или более импульсов одной из последовательностей, между которыми отсутствуют импульсы другой последовательности. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации скорости вращения электродвигателей постоянного тока.

Известно устройство для стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока (авт.св. N 221786, кл. 21с, 46/60, 1968), обеспечивающее сравнение частоты эталонного генератора с частотой датчика скорости, в котором при рассогласовании частот в зависимости от знака блокируется в соответствующее состояние триггер, управляющий усилителем мощности, а следовательно, и скоростью электродвигателя.

Недостатками устройства являются сложность и низкая надежность, обусловленная критичностью устройства к переменным параметрам запускающих импульсов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока (авт.св. СССР N 372631, кл. H 02 P 5/06, 1971), содержащее генератор эталонной частоты, датчик частоты, пропорциональной скорости вращения электродвигателя, выходы которых соединены соответственно с первыми входами второго и третьего триггеров, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам первого триггера, а выходы через дифференцирующие цепочки соединены соответственно с первым и вторым входами первого триггера, второй выход которого соединен с входом усилителя мощности, нагруженного на электродвигатель.

Однако такое устройство имеет низкие надежность и точность синхронизации. Это обусловлено тем, что устройство критично к выбору временных параметров импульсов, формируемых дифференцирующими цепочками, и длительности импульсов, формируемых эталонным генератором и датчиком частоты, пропорциональной скорости вращения электродвигателя.

Для достижения максимальной точности синхронизации сигналов генератора эталонной частоты fэ и датчика частоты fд, пропорциональной скорости вращения электродвигателя, и обеспечения устойчивой работы устройства длительность импульсов, формируемых дифференцирующими цепочками, должна быть очень короткой, но достаточной для надежного переключения первого триггера, подключенного к усилителю мощности, по любому из входов и выбирается с учетом температурной нестабильности fэ и fд элементов дифференцирующих цепочек и наименьшего влияния длительности импульсов на работу первого триггера после его переключения.

Аналогичные требования предъявляются и к длительности импульсов fэ и fд, формируемых генератором эталонной частоты и датчиком частоты, пропорциональной скорости вращения электродвигателя, управляющих работой второго, третьего триггеров и устройства в целом. При этом длительность импульсов дифференцирующих цепочек fэ, fд характеризует зону нечувствительности, в которой устройство невосприимчиво к воздействию следующих друг за другом и перекрывающихся во времени импульсов fэ и fд.

Использование для укорочения длительности импульсов fэ и fд дифференцирующих цепочек приводит к снижению надежности или точности синхронизации, а использование в качестве укорачивающих цепей устройств тактовой синхронизации значительно усложняет устройство, так как требует дополнительных аппаратурных затрат, превышающих объем самого устройства.

Таким образом, длительность импульсов, формируемых дифференцирующими цепочками, генератором эталонной частоты fэ и датчиком частоты fд, ограничивает надежность и точность синхронизации устройства, причем эти параметры находятся в противоречии друг к другу, так как при минимальной длительности импульсов снижается надежность переключения триггеров, но уменьшается зона нечувствительности и повышается соответственно точность синхронизации устройства и наоборот.

Практика эксплуатации устройства в различных климатических условиях показала, что для разрешения этого противоречия необходима тщательная подгонка параметров элементов времязадающих цепей дифференцирующих цепочек и импульсов fэ, fд.

Цель изобретения - повышение надежности и точности синхронизации.

Это достигается тем, что в электропривод, содержащий последовательно соединенные усилитель мощности, электродвигатель и датчик частоты, пропорциональной скорости вращения электродвигателя, генератор эталонной частоты и три триггера, причем вход первого триггера и вход усилителя мощности соединены соответственно с R-входами второго и третьего триггеров, введены четыре триггера и элемент НЕ, выход которого соединен с входом усилителя мощности и R-входом четвертого триггера, а вход, объединенный с R-входом пятого триггера, подключен к выходу первого триггера, R- и S-входы которого подключены соответственно к выходам четвертого и пятого триггеров, С-входы которых, объединенные соответственно с R-входами шестого и седьмого триггеров, подключены к выходам второго и третьего триггеров, S-входы которых подключены соответственно к выходам шестого и седьмого триггеров, С-входы которых подключены соответственно к выходам генератора эталонной частоты и датчика частоты, пропорциональной скорости вращения электродвигателя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что электропривод отличается тем, что в него введены четыре триггера и элемент НЕ, выход которого соединен с входом усилителя мощности и R-входом четвертого триггера, а вход, объединенный с R-входом пятого триггера, подключен к выходу первого триггера, R- и S-входы которого подключены соответственно к выходам четвертого и пятого триггеров, С-входы которых, объединенные соответственно с R-входами шестого и седьмого триггеров, подключены к выходам второго и третьего триггеров, S-входы которых подключены соответственно к выходам шестого и седьмого триггеров, С-входы которых подключены соответственно к выходам генератора эталонной частоты и датчика частоты, пропорциональной скорости вращения электродвигателя.

Введение четвертого и пятого триггеров с их связями позволило исключить из устройств дифференцирующие цепочки и сформировать на выходах этих триггеров короткие импульсы, длительность которых зависит только от быстродействия используемой элементной базы, и обеспечивает надежное переключение первого триггера, при этом полностью исключается влияние временных параметров этих импульсов на точность синхронизации. Введение шестого и седьмого триггеров позволило сформировать на выходах этих триггеров короткие импульсы, длительность которых также зависит только от быстродействия используемой элементной базы, при этом снимаются ограничения, предъявляемые в прототипе к длительности импульсов fэ и fд, вырабатываемых генератором эталонной частоты и датчиком частоты, пропорциональной скорости вращения электродвигателя, и тем самым добиться максимальной точности синхронизации. Введение элемента НЕ обеспечило однозначную начальную установку первого триггера в одно из состояний. Все это позволяет достичь положительный эффект, выражающийся в повышении надежности и точности синхронизации устройства.

На чертеже представлена структурная схема электропривода.

Электропривод содержит генератор 1 эталонной частоты и датчик 2 частоты, пропорциональной скорости электродвигателя, выходы которых соединены соответственно с С-входами триггеров 3 и 4. Выходы триггеров 3 и 4 соединены соответственно с S-входами триггеров 5 и 6, выходы которых соединены соответственно с объединенными R-входом триггера 3 и С-входом триггера 4 и С-входом триггера 8. Выходы триггеров 7 и 8 соединены соответственно с R- и S-входами триггера 9, выход которого соединен с объединенными R-входами триггеров 5, 8 и входом элемента НЕ 10, выход которого соединен с объединенными R-входами триггеров 6, 7 и входом усилителя 11 мощности, нагруженного на электродвигатель 12.

В качестве триггеров 3 и 4 могут быть использованы D-триггеры 564 ТМ2, в качестве триггеров 5, 6 и 9 - RS-триггеры 1533 ТР2, в качестве элемента НЕ 10 - 1533 ЛН1, а в качестве триггеров 7 и 8 - D-триггеры, выполненные на базе IK-триггеров 1533 ТВ6.

Электропривод работает следующим образом.

При включении электропривода триггер 9 однозначно ориентируется в одно из состояний, так как низкий потенциал на выходе триггера 9 или элемента НЕ 10 ориентирует триггеры 7 и 8 в нулевое состояние, при этом разблокируется соответственно R- или S-вход триггера 9, после чего состояние триггера 9 определяется уровнем потенциала соответственно на S- или R-входе. Исходное состояние триггеров 3. . .6 зависит от состояния триггера 9 и соотношения временных параметров между импульсами fэ и fд.

Предлагают, что в момент включения электропривода триггер 9 установился в состояние "1" ("0" - низкий потенциал, а "1" - высокий потенциал на прямом выходе триггера), при этом на инверсном выходе триггера 9 устанавливается низкий потенциал, ориентирующий триггеры 5 и 8 в состояние "0", после чего на инверсном выходе триггера 8 и S-входе триггера 9 устанавливается высокий потенциал. Триггер 7 находится в состоянии "0", так как триггер 9 может установиться в состояние "1" только тогда, когда на его R-входе высокий потенциал. Триггеры 3 и 4 в момент включения ориентируются за счет обратных связей соответственно с триггерами 5 и 6 в состояние "0". Исходное состояние триггера 6 может быть любым, например "1". По С-входам триггеры 3 и 4 переключаются по фронту (положительному перепаду) импульсов fэ и fд, а триггеры 7 и 8 - по спаду импульсов, формируемых на выходах триггеров 5 и 6. По R-входам триггеры 3 и 4 переключаются высокими потенциалами, а триггеры 7 и 8 - низкими потенциалами. По R- и S-входам триггеры 5, 6 и 9 переключаются низкими потенциалами.

По фронту первого импульса fэ триггер 3 переключается в состояние "1" и на его инверсном выходе устанавливается низкий потенциал, переключающий в свою очередь триггер 5 по S-входу в состояние "1". На прямом выходе триггера 5 устанавливается высокий потенциал, возвращающий триггер 3 в исходное состояние. Состояние триггера 7 при этом не меняется. Так как на R-входе триггера 5 сохраняется низкий потенциал, то после ориентации триггера 3 в исходное состояние триггер 5 тоже возвращается в исходное состояние, при этом по спаду импульса на его прямом выходе триггер 7 переключается в состояние "1". На инверсном выходе триггера 7 устанавливается низкий потенциал, переключающий триггер 9 в состояние "0". На инверсном выходе триггера 9 устанавливается высокий потенциал, а на выходе элемента НЕ 10 - низкий потенциал, который возвращает триггер 7 в состояние "0", и на R-входе триггера 9 вновь устанавливается высокий потенциал.

Таким образом, на выходах триггеров 3 и 9 формируются короткие импульсы, длительность которых зависит только от быстродействия используемой элементной базы, но достаточна (за счет обратных связей между триггерами 3, 5 и 7, 9) для надежного переключения триггеров 5 и 9.

Одновременно низкий потенциал, возникающий на выходе элемента НЕ 10 после переключения триггера 9 в состояние "0", ориентирует триггер 6 в состояние "0", при этом по спаду напряжения, возникающему на его прямом выходе, триггер 8 и вслед за ним триггер 9 переключаются в состояние "1". Низкий потенциал вновь возвращает триггер 8 в исходное состояние "0".

Таким образом, по окончании первого импульса fэ на выходе триггера 8 аналогично триггеру 7 формируется очень короткий импульс, обеспечивающий надежное переключение триггера 9 в состояние "1".

По фронту второго импульса fэ аналогично первому импульсу fэ на выходе триггеров 3 и 5 формируются соответственно короткие отрицательный и положительный импульсы. По спаду импульса, сформированного на выходе триггера 5, триггер 7 и вслед за ним триггер 9 переключаются соответственно в состояние "1" и "0", после чего триггер 7 вновь возвращается в исходное состояние "0". С момента установления триггера 9 в состояние "0" к электродвигателю 12 через усилитель 11 мощности подключается напряжение питания.

По фронту третьего импульса fэ триггер 3, а затем и триггер 5 вновь переключаются в состояние "1", после чего триггер 3 возвращается в исходное состояние "0", а триггер 5 остается в состоянии "1", так как по второму импульсу fэ на его R-входе был установлен высокий потенциал. Последующие импульсы fэ не меняют состояние электропривода.

По мере разгона электродвигателя на триггер 4 с выхода датчика 2 частоты, пропорциональной скорости вращения электродвигателя, начинают поступать импульсы fд. По фронту импульса fд триггер 4, а затем и триггер 6 переключаются в состояние "1", после чего высокий потенциал на выходе триггера 6 возвращает триггер 4 в исходное состояние "0". Так как на R-входе триггера 6 присутствует низкий потенциал, то вслед за триггером 4 триггер 6 также возвращается в исходное состояние, при этом по спаду положительного импульса, сформированного на его выходе, триггер 8 формирует импульс, переключающий триггер 9 в состояние "1", при этом триггер 5, а затем и триггер 7 устанавливаются соответственно в состояния "0" и "1". При переключении триггера 5 на выходе триггера 7 аналогично вышеописанным случаям формируется короткий импульс, возвращающий триггер 9 в исходное состояние "0". Следующий за импульсом fд импульс fэ переключает триггер 5 в состояние "1", а остальные триггеры остаются в прежнем состоянии.

Электродвигатель продолжает разгоняться. Частота импульсов fд увеличивается, и в один из периодов импульсов fэ приходят подряд два импульса fд. Первый импульс fд, как рассмотрено выше, для случая двух подряд импульсов fэ переключает триггер 5 в состояние "0", а остальные триггеры остаются в прежнем состоянии. Второй импульс fд переключает триггер 9 в состояние "1", которое затем сохраняется, так как триггер 5 находится в состоянии "0".

Следующий импульс fэ переключает триггер 9 в состояние "0". Под действием чередующихся импульсов fэ и fд и переключения триггера 9 устанавливается режим фазового регулирования и электродвигатель входит в синхронизм с частотой эталонного генератора.

Если под действием каких-либо возмущений скорость электродвигателя станет выше или ниже синхронной, то триггер 9 устанавливается соответственно в состояние "1" или "0".

Таким образом, в предлагаемом электроприводе полностью исключается влияние временных параметров сигналов, управляющих работой фазового триггера 9, и сигналов, вырабатываемых генератором эталонной частоты и датчиком частоты, пропорциональной скорости вращения электродвигателя, на работу триггеров 5, 7 и устройства в целом. Все это позволяет повысить надежность электропривода и уменьшить зону его нечувствительности к воздействию следующих друг за другом и перекрывающихся во времени импульсов fэ и fд, а значит, повысить точность синхронизации электропривода. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого соединена с усилителем мощности, датчик частоты вращения электродвигателя, генератор эталонной частоты и три триггера, причем выход первого триггера и вход усилителя мощности соединены соответственно с R-входами второго и третьего триггеров, отличающийся тем, что введены четыре триггера и элемент НЕ, выход которого соединен с входом усилителя мощности и R-входом четвертого триггера, а вход, объединенный с R-входом пятого триггера, подключен к выходу первого триггера, R- и S-входы которого подключены соответственно к выходам четвертого и пятого триггеров, c-входы которых, объединенные соответственно с R-входами шестого и седьмого триггеров, подключены к выходам второго и третьего триггеров, S-входы которых подключены соответственно к выходам шестого и седьмого триггеров, C-входы которых подключены соответственно к выходам генератора эталонной частоты и датчика частоты вращения электродвигателя.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru