УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНОЙ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для управления обратимой электрической машиной возвратно-поступательного действия.
Аналогом является устройство для управления линейным электродвигателем постоянного тока по авторскому свидетельству SU 855916, МПК H02P 7/62, 15.08.1981, содержащее усилитель мощности, подключенный через распределитель импульсов напряжения к силовым обмоткам линейного электродвигателя постоянного тока, датчики конечных положений активных частей якоря, подключенные к другим входам указанного распределителя, программный блок.
Прототипом является система управления линейным двигателем постоянного тока по авторскому свидетельству SU 980241, МПК H02P 7/62, 07.12.1982, содержащая программный блок, коммутаторный блок, обмотки двигателя, датчик перемещения подвижного элемента, коммутатор обмоток двигателя, связанный входами с датчиками шагов подвижного элемента и выходом усилителя мощности, подключенного входом к выходу элемента сравнения, соединенного одним своим входом с выходом блока многократного дифференцирования, связанного своим входом с входом блока задания и выходом датчика перемещения подвижного элемента, снабжена интегратором, суммирующим блоком, блоком компенсации и блоком сравнения, подключенным одним входом к выходу датчика перемещения подвижного элемента, а выходом через последовательно включенные интегратор, блок компенсации и суммирующий блок - ко второму входу элемента сравнения, причем второй вход суммирующего блока соединен с выходом блока задания.
Основным недостатком аналога и прототипа является низкая точность регулирования перемещения подвижного элемента, поскольку в них применяются электромагнитные датчики шагов подвижного элемента, что снижает коэффициент полезного действия (КПД) электрической машины возвратно-поступательного действия. Кроме того, к недостаткам данных устройств можно отнести потребность в большом количестве датчиков шагов подвижного элемента, что снижает надежность электрической машины возвратно-поступательного действия.
Задачей полезной модели является разработка устройства управления обратимой электрической машиной возвратно-поступательного действия, в котором устранены основные недостатки аналога и прототипа.
Технический результат заключается в повышении точности регулирования перемещения подвижного элемента.
Технический результат достигается тем, что устройство управления электрической машиной возвратно-поступательного действия, содержащее блок автоматического управления, коммутаторный блок, последовательно соединенные коммутатор обмоток статора электрической машины, статорные обмотки электрической машины, подвижный элемент электрической машины и датчик положения подвижного элемента, согласно настоящей полезной модели, дополнительно содержит контрольно-измерительный блок, при этом блок автоматического управления через коммутаторный блок соединен с коммутатором обмоток статора электрической машины, а статорные обмотки электрической машины и датчик положения подвижного элемента через контрольно-измерительный блок соединены с блоком автоматического управления.
Датчик положения подвижного элемента выполнен в виде лазерного триангуляционного датчика.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена блок-схема предлагаемого устройства управления электрической машиной возвратно-поступательного действия.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - Блок автоматического управления,
2 - Коммутаторный блок,
3 - Коммутатор обмоток статора электрической машины,
4 - Статорные обмотки электрической машины,
5 - Подвижный элемент электрической машины,
6 - Датчик положения подвижного элемента,
7 - Контрольно-измерительный блок.
Устройство управления электрической машиной возвратно-поступательного действия, содержащее блок 1 автоматического управления, коммутаторный блок 2, последовательно соединенные коммутатор 3 обмоток статора электрической машины, статорные обмотки 4 электрической машины, подвижный элемент 5 электрической машины и датчик 6 положения подвижного элемента.
Предлагаемое устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит контрольно-измерительный блок 7, при этом блок 1 автоматического управления через коммутаторный блок 2 соединен с коммутатором 3 обмоток статора электрической машины, а статорные обмотки 4 электрической машины и датчик 6 положения подвижного элемента через контрольно-измерительный блок 7 соединены с блоком 1 автоматического управления.
Датчик 6 положения подвижного элемента выполнен в виде лазерного триангуляционного датчика.
Работа устройства управления электрической машиной возвратно-поступательного действия осуществляется следующим образом.
Блок 1 автоматического управления содержит встраиваемую микропроцессорную систему (на блок-схеме условно не показана) и цифро-аналоговый преобразователь (на блок-схеме условно не показан). На выходе блока 1 автоматического управления формируется задающий аналоговый сигнал, который поступает на вход коммутаторного блока 2, содержащего набор электронных управляемых ключей, срабатывающих при поступлении аналогового сигнала требуемого диапазона. При появлении на выходе коммутаторного блока 2 задающего аналогового сигнала приводится в действие коммутатор 3 обмоток статора электрической машины, который содержит набор электронных ключей, управляющих включением статорных обмоток 4 электрической машины возвратно-поступательного действия. Частота, периодичность и последовательность включения статорных обмоток 4 определяется моментами коммутаций электронных управляющих ключей, входящих в состав коммутатора 3 обмоток статора электрической машины, в зависимости от задающего аналогового сигнала, формируемого на выходе блока 1 автоматического управления и проходящего через коммутаторный блок 2. Это приводит к формированию тягового усилия, обеспечивающего желаемое движение подвижного элемента 5 электрической машины. На выходе лазерного триангуляционного датчика 6 положения подвижного элемента появляется цифровой сигнал, содержащий данные о положении подвижного элемента 5 электрической машины с точностью 0,1 мм, который поступает на контрольно-измерительный блок 7. Контрольно-измерительный блок 7 содержит комплекс контрольно-измерительных приборов (на блок-схеме условно не показан) и аналого-цифровой преобразователь (на блок-схеме условно не показан). На выходе контрольно-измерительного блока 7 формируется цифровой сигнал, содержащий данные о параметрах работы статорных обмоток 4 электрической машины и данные о положении подвижного элемента 5 электрической машины, который поступает на вход блока 1 автоматического управления.
На основе полученных данных микропроцессорная система, оснащенная программным комплексом LabVIEW, входящая в состав блока 1 автоматического управления, формирует требуемый задающий аналоговый сигнал и, тем самым, корректирует работу электрической машины возвратно-поступательного действия. После чего цикл работы устройства управления электрической машины возвратно-поступательного действия повторяется.
Использование предложенной полезной модели позволит повысить точность регулирования перемещения подвижного элемента за счет применения высокоточного лазерного триангуляционного датчика положения подвижного элемента, что повысит КПД электрической машины возвратно-поступательного действия.
Кроме того, использование предложенной полезной модели позволит повысить надежность электрической машины возвратно-поступательного действия, поскольку не нуждается в большом количестве датчиков шагов подвижного элемента, а требует использования лишь одного датчика положения подвижного элемента, выполненного в виде лазерного триангуляционного датчика.