ПРИВОД ВОЛНОВОДНОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ

Полезная модель относится к технике СВЧ и может быть использована для быстродействующей коммутации энергии в высокочастотных трактах радиолокационных станций.
Известен быстродействующий волноводный переключатель, содержащий поступательно перемещаемый коммутирующий элемент, жестко связанную с ним каретку и шаговый двигатель [1], однако, в известном устройстве не обеспечивается высокая надежность фиксации коммутирующего элемента.
Известно также исполнительное устройство двухпозиционного привода волноводного переключателя, содержащее поступательно перемещаемый коммутирующий элемент, жестко соединенный с кареткой, кинематически связанной с валом шагового двигателя посредством синусного механизма [2], в котором обеспечивается необходимая надежность фиксации коммутирующего элемента. Однако, в этих аналогах не указаны схемы управления шаговым двигателем.
Вместе с тем известно, что управление шаговыми двигателями производится регуляторами, содержащими электронный коммутатор с попарно поочередной коммутацией фаз шагового двигателя и генератор импульсов [3].
В качестве прототипа рассматривается привод волноводного переключателя, состоящий из известных исполнительного устройства с шаговым двигателем [2] и регулятора [3].
Недостатком прототипа является его малое быстродействие, обусловленное ограниченной скоростью вращения вала шагового двигателя в шаговом режиме, соответствующей его частоте приемистости.
Техническим результатом полезной модели является повышение быстродействия привода волноводного переключателя, т.е.
уменьшение времени переключения коммутирующего элемента исполнительного устройства переключателя.
Технический результат достигается тем, что в известный привод волноводного переключателя, включающий исполнительное устройство, шаговый двигатель, коммутатор и генератор импульсов, введены импульсный датчик, сопряженный с валом шагового двигателя, два счетчика импульсов, второй генератор импульсов и переключатель режимов шагового двигателя.
На фигурах 1 и 2 приведены структурные схемы, соответственно, прототипа и заявляемого устройства.
Как видно из фиг.2, заявляемое устройство состоит из последовательно соединенных первого генератора импульсов ГИ 1, переключателя режимов ПР, коммутатора К и шагового двигателя ШД, а также из исполнительного устройства ИУ, выход которого соединен с третьим входом переключателя режимов ПР, и импульсного датчика ИД, кинематически связанных с валом шагового двигателя ШД, счетчиков Сч.1 и Сч.2 и второго генератора импульсов ГИ 2, причем выход импульсного датчика ИД соединен со вторыми входами счетчиков Сч 1 и Сч 2 и переключателя режимов ПР, второй выход которого соединен с первым входом счетчика Сч 1, выход которого соединен с пятым входом переключателя режимов ПР и с третьим входом счетчика Сч 2, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов ГИ 2, а выход - с шестым входом переключателя режимов ПР, на четвертый вход которого поступает команда переключения. Импульсный датчик ИД может быть выполнен, например, в виде фотоимпульсного датчика на базе оптопары с открытым оптическим каналом, перекрываемым светонепроницаемым диском с прорезями, который при вращении выдает один импульс за один шаг вала шагового двигателя ШД. Частота импульсов генератора ГИ 2 в 10-20 раз превышает частоту
импульсов генератора ГИ 1, частота импульсов которого не превышает частоту приемистости шагового двигателя ШД.
Принцип действия предлагаемого привода волноводного переключателя поясняется следующим описанием.
По команде переключения, подаваемой на четвертый вход переключателя режимов ПР, который в зависимости от информации о положении коммутирующего элемента исполнительного устройства ИУ («открыто»-«закрыто»), поступающей с концевых выключателей исполнительного устройства ИУ, выдает на коммутатор К соответствующую команду пуска и импульсы положительной обратной связи, поступающие на второй вход переключателя режимов ПР с выхода импульсного датчика ИД, которые постепенно разгоняют вал шагового двигателя ШД до частоты вращения, превышающей частоту приемистости шагового двигателя ШД.
Число шагов разгона Np контролируется счетчиком Сч 1, на первый вход которого с переключателя режимов ПР поступает команда пуска, а на второй (счетный) - сигналы с выхода импульсного датчика ИД. Число шагов разгона выбирается достаточным для перемещения коммутирующего элемента исполнительного устройства ИУ до точки, где момент инерции максимален (т.е. от половины до двух третей шагов переключения Nп). После подсчета импульсов импульсного датчика ИД, соответствующих числу шагов разгона, счетчик Сч 1 выдает на пятый вход переключателя режимов ПР команду, по которой на коммутатор К поступает команда реверса и продолжают поступать импульсы от импульсного датчика ИД, при этом вал шагового двигателя ШД максимально тормозится, но по инерции продолжает вращаться в том же направлении. Одновременно по этой же команде, поступающей на третий вход счетчика Сч 2 с выхода счетчика Сч 1, включается счетчик Сч 2, осуществляющий контроль скорости шагового двигателя ШД в режиме торможения, измеряя временной интервал
между импульсами датчика ИД, поступающими на второй вход счетчика Сч 2, с помощью импульсов генератора ГИ 2, поступающих на его первый (счетный) вход. При достижении (в процессе торможения) этого временного интервала длительности, превышающей заранее известный период импульсов генератора ГИ 1, счетчик Сч 2 переполняется и выдает на шестой вход переключателя режимов ПР команду, по которой отменяется команда реверса, и на коммутатор К подаются импульсы генератора ГИ 1, торможение вала шагового двигателя ШД прекращается, и он плавно переходит на шаговый режим работы до момента срабатывания концевого выключателя исполнительного устройства ИУ. Переключатель режимов ПР отключает при этом подачу импульсов генератора ГИ 1 на вход коммутатора К, и вал шагового двигателя ШД останавливается.
На фиг.3 показаны траектории переключения коммутирующих элементов прототипа и предлагаемого привода волноводного переключателя. При числе шагов переключения Nп=16 и числе шагов разгона Np=10 время переключения коммутирующих элементов предлагаемого привода уменьшается примерно вдвое, что и подтверждено экспериментально.
Таким образом, введение в известный привод волноводного переключателя импульсного датчика, сопряженного с валом шагового двигателя, двух счетчиков импульсов, второго генератора импульсов и переключателя режимов шагового двигателя, соединенных описанным выше образом, позволяет получить необходимый технический результат - повышение быстродействия привода волноводного переключателя.
Литература
1 «Быстродействующий волноводный переключатель», отчет №265/68 проблемной лаборатории МЭИ.
2 «Исполнительное устройство двухпозиционного привода волноводного переключателя». Авторское свидетельство СССР №527778, заявка №2049090 с приоритетом от 26.07.1974 г., МПК Н 01 Р 1/10.
3 Ю.А.Сабинин и др. Автономные дискретные электроприводы с силовыми шаговыми двигателями. Л. 1980 г.