цифровой преобразователь перемещения для реверсирования электроприводов

Формула изобретения

Цифровой преобразователь перемещения для реверсирования электроприводов, содержащий датчик импульсов перемещения, выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика импульсов, а также узел формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода, отличающийся тем, что, с целью повышения абсолютной точности позиционирования и расширения области применения, в него введены DV-триггер, элемент И на светодиодах, два развязывающих диода, образующих элемент ИЛИ, а также N-разрядный десятичный счетчик импульсов, разрядные выходы которого через переключатели по числу разрядов подключены к соответствующему входу элемента И, выход которого соединен с С-входом DV-триггера и через первый развязывающий диод с R-входом каждого разряда десятичного и двоичного счетчиков импульсов, инверсный V-вход DV-триггера подключен к выходу начальной установки узла формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода и к аноду второго развязывающего диода, катод которого соединен с R-входом двоичного счетчика импульсов, выход которого подключен к счетному входу N-разрядного десятичного счетчика импульсов, прямой и инверсный выходы DV-триггера подключены соответственно к первому и второму управляющим входам узла формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода, а инверсный выход DV-триггера соединен с D-входом DV-триггера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления реверсивными электроприводами, управляемыми в функции перемещения (пути), и может быть использовано для автоматизации управления электроприводами возвратно-поступательного движения, например электроприводами протяженных конвейеров, работающих в тяжелых условиях эксплуатации (сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность и др.).

Целью изобретения является повышение абсолютной точности позиционирования и расширение области применения устройства в виде цифрового преобразователя перемещения для реверсирования электроприводов.

На фиг. 1 представлена электрическая схема цифрового преобразователя перемещения для реверсирования электроприводов; на фиг. 2 - электрическая схема примера выполнения узла 3 формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода 4.

Цифровой преобразователь перемещения для реверсирования электроприводов (фиг. 1) содержит датчик 1 импульсов перемещения, выход которого соединен с счетым входом двоичного счетчика 2 импульсов, а также узел 3 формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода 4, DV-триггер 5, элемент И 6 на светодиодах 7-9 и резисторе 10, два развязывающих диода 11 и 12, образующих элемент ИЛИ, N-разрядный десятичный счетчик 13 импульсов, разрядные выходы которого с десятичных счетчиков 14-16 через переключатели 17-19 по числу разрядов подключены к соответствующему входу элемента И 6, выход которого соединен с C-входом DV-триггера 5 и через первый развязывающий диод 11 - с R-входом каждого разряда десятичного и двоичного счетчиков 13, 2 импульсов, инвертирующий V-вход DV-триггера 5 подключен к выходу начальной установки узла 3 формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода 4 и к аноду второго развязывающего диода 12, катод которого соединен с R-входом двоичного счетчика 2 импульсов, выход которого подключен к счетному входу N-разрядного десятичного счетчика 13 импульсов, прямой и инверсный выходы DV-триггера подключены соответственно к первому и второму управляющим входам узла 3 формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода 4, а инверсный выход DV-триггера соединен с его D-входом.

Цифровой преобразователь перемещения для реверсирования электроприводов работает следующим образом фиг. 1.

Требуемый путь возвратно-поступательного перемещения вала двигателя электропривода 4, а соответственно, и рабочего орана, жестко связанного с валом двигателя электропривода 4 через механическую передачу, задается числом, набираемым поразрядно переключателями 17-19 N-разрядного десятичного счетчика 13 импульсов.

При нажатии кнопки пуска "ВПЕРЕД" узла 3 формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода 4 по управляющему выходу начальной установки узла 3 осуществляется предустановка DV-триггера 5 в исходное состояние и через второй развязывающий диод 12 происходит по R-входам обнуление всех счетчиков 2, 14-16, а двигатель электропривода 4 по силовой цепи от узла 3 включается в работу по направлению "ВПЕРЕД". На выходе датчика 1 импульсов перемещения появляются импульсы, которые поступают на счетный C-вход двоичного счетчика 2 импульсов для формирования до необходимой формы и частоты следования. В момент совпадения в N-разрядном десятичном счетчике 13 числа импульсов счета, поступивших с выхода двоичного счетчика 2 на счетный C-вход N-разрядного десятичного счетчика 15, с заданным переключателями 17-19 числом светодиоды 7-9 элемента И 6 одновременно гаснут и на выходе элемента И 6 кратковременно формируется сигнал логической "1". Этот сигнал переключает DV-триггер 5 в другое устойчивое состояние, обнуляет все счетчики 2, 14-16 через первый развязывающий диод 11 и за счет переключения DV-триггера 5 в другое состояние по управляющим входам узла 3 формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода 4 автоматически переключает двигатель электропривода 4 на вращение в обратную сторону "НАЗАД". Рассмотренный процесс повторится и в зависимости от принятой логической схемы узла 3 формирования сигнала торможения, остановки и включения электропривода 4 при возвращении рабочего органа (вала двигателя электропривода 4) в исходное состояние двигатель электропривода 4 либо отключится узлом 3 до следующего включения, либо выполнит заданное количество циклов ВПЕРЕД-НАЗАД и отключится или будет реверсивно работать до тех пор, пока не будет дан сигнал "СТОП" на его отключение.

Узел 3 формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода 4 в общем случае содержит (фиг. 2) блок питания с трансформатором 1, выпрямительными диодами 2, 3 и конденсатором 4, импульсные диоды 5 и 6, подключенные к вторичной обмотке трансформатора 1 по двухполупериодной схеме выпрямления со средней точкой, триггер Шмитта на транзистора 7, 8 и резисторах 9-11, нагрузкой которого является электромагнитное реле 12 с защитным диодом 13. Контакты 1, 2 подключаются к питающей сети переменного напряжения, с контактов 3, 4 снимаются импульсы, синхронизированные с частотой питающей сети переменного напряжения, контакты 4, 5 являются управляющими входами и соединяются с выходами DV-триггера 5 (фиг. 1), к контактам 6-8 подключаются цепи управления электроприводом 4 (фиг. 1).

Узел 3 формирования сигналов торможения, остановки включения электропривода 4 (фиг. 1) работает следующим образом (фиг. 2).

При включении электропривода в работу на контакты 1, 2 поступает переменное напряжение питающей сети и импульсными диодами 5, 6 на контактах 3 4 формируются импульсы, синхронизированные с частотой питающей сети переменного напряжения. Эти импульсы при абсолютно жесткой или жесткой механической характеристике двигателя электропривода 4 (фиг. 1) могут быть использованы в качестве импульсов счета и поданы на счетный вход двоичного счетчика 2 (фиг. 1) импульсов, в результате отпадает необходимость в использовании специального электромеханического датчика 5 (фиг. 1) импульсов перемещения. Каждый раз, когда DV-триггер (фиг. 1) переключается из одного устойчивого состояния в другое, на контактах 4, 5, связанных с выходами DV-триггера, происходит изменение логического сигнала на обратное, что вызывает соответствующее переключение триггера Шмитта на транзисторах 7, 8 и электромагнитного реле 12, контакты 6-8 которого управляют работой электропривода 4 (фиг. 1) для обеспечения движения его двигателя по направлениям "ВПЕРЕД" или "НАЗАД".

Из рассмотрения работы предлагаемого цифрового преобразователя перемещения для реверсирования электроприводов следует, что оно обладает расширенной областью применения и может за счет изменяемой разрядности N-разрядного десятичного счетчика 13 импульсов (фиг. 1) обеспечить желаемую абсолютную точность позиционирования электропривода на любой длине пути возвратно-поступательного перемещения. Например, при длине пути возвратно-поступательного перемещения L со скоростью v и частоте импульсов счета f N-разрядного десятичного счетчика 13 его разрядность N должна быть не менее N > = L/(v/f). При этом максимальная абсолютная погрешность позиционирования dL составляет dL = v/f. Следовательно, для повышения абсолютной точности позиционирования электропривода необходимо увеличивать используемую частоту импульсов счета N-разрядного десятичного счетчика 13 и, соответственно, увеличивать его необходимую разрядность. Нужное возвратно-поступательное перемещение электропривода 4, а соответственно и его рабочего органа, задается десятичным числом с помощью переключателей 17-19, которое в удобном для использования десятичном масштабе может указывать установленное возвратно-поступательное перемещение рабочего органа электропривода 4.

Для широко распространенных электроприводов с двигателями переменного тока, имеющими абсолютно жесткие и жесткие механические характеристики, допустимо во многих случаях использовать импульсы, сформированные узлом 3 (фиг. 2) формирования сигналов торможения, остановки и включения электропривода 4, и полностью отказаться от электромеханического датчика 1 импульсов перемещения, что упростит и повысить надежность всего электропривода с предлагаемым цифровым преобразователем перемещения.

Выполнение логического элемента И 6 на светодиодах позволяет устанавливать по ним с помощью переключателей 17-19 требуемое перемещение электропривода 4 без опытного опробывания и настройки "по месту", а также одновременно визуально контролировать перемещение электропривода 4 при работе.