УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ БЕСКОЛЛЕКТОРНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к производству установок для выращивания кристаллов электронного кремния методом Чохральского. Данное устройство может также применяться в других технологических установках, где требуется точное, нормированное и одновременно плавное перемещение объекта, реализация сложных функций по перемещению объекта.
Уровень техники.
На данный момент выпускается широкий спектр устройств управления электродвигателями общего или бытового назначения. Это, например, ЭПБ-3 (ИГФР.654683.004 Т01) Чебоксарского электроаппаратного завода. Это сервоприводы фирм Parker Automation (www.compumotor.com), JVL Industri Elektronik (www.jvl.dk), Omron (www.europe.omron.com) и других.
Эти устройства реализуют в основном функции драйвера и требуют отдельного контроллера или компьютера для реализации сложных функций. Параметры определяющие плавность хода не регламентированы, механизмы, регулирующие такие параметры отсутствуют.
Раскрытие полезной модели.
Устройство управления бесколлекторным двигателем содержит управляемый в широких пределах источник тока, нормирующий по величине воздействия на объект и ограничивающий ударные воздействия. Для этих же целей плавности и точности хода программа, работающая под управлением микропроцессора, формирует требуемую траекторию движения, заранее экстраполируя точки останова и сопряжения скоростей. Одновременно микропроцессор осуществляет прием и реализацию команд от центрального
управляющего устройства, а также мониторинг основных параметров объекта.
Устройство управления бесколлекторным двигателем предназначено для применения в составе установки для выращивания монокристаллов кремния методом Чохральского, а именно, для подсистем управления перемещениями затравки (рабочего и ускоренного), вращением затравки, перемещениями тигля (рабочего и ускоренного), вращением тигля. Качество монокристаллов кремния определяется многими факторами, в т.ч. качеством подсистем управления перемещениями.
Технический результат полезной модели выражается в улучшении плавности и точности перемещения узлов тигля и затравки ростовой установки, снижении вибрации, достижении высокого качества выращиваемых кристаллов.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 изображены фотографии электродвигателя 5ДВМ85А21Т2 УХЛ4, ТУ 3311-029-00213703-98 и блоки управления перемещениями затравки, вращением затравки, перемещениями тигля, вращением тигля.
На Фиг.2 изображена таблица параметров подсистем управления перемещениями ростовой установки.
На Фиг.3 изображена функциональная схема устройства управления бесколлекторным двигателем.
Осуществление полезной модели.
Предложенное устройство управления бесколлекторным двигателем состоит из управляемого в широких пределах источника тока, коммутатора фазных обмоток и микропроцессора. Микропроцессор вычисляет и формирует по командам извне требуемую траекторию движения, вычисляет по сигналам двух оптических датчиков (энкодеров) текущие скорость и положения объекта, обеспечивает связь с центральным устройством.
Источник (генератор) тока реализован на чоппере (транзисторный прерыватель) с накопительной индуктивностью (реактор) с максимальным током от 1 А до 5 А для разных типов двигателя. Принцип регулирования - широтно-импульсная модуляция (ШИМ). В качестве коммутатора фазных обмоток двигателя используется трехфазная транзисторная мостовая схема. Тип применяемого микропроцессора - AT89S52. Шина связи с центральным устройством - RS-485. Применяемые ЦАП - AD7302, АЦП - ADS7816.
Типы используемых в приводе двигателей - 5ДВМ 85 A (S, M, L) 21 Т2 УХЛ4 (ЧЭАЗ, г.Чебоксары).
Тип используемого в приводе датчика углового перемещения -ЛИР158.
При микропроцессорном управлении электродвигателем положение ротора является очень важной деталью. Блоку управления для определения, какие напряжения и токи необходимо приложить к обмоткам, необходимо знать угловую позицию ротора. В электродвигателе установлены датчики Холла. При питании такого датчика постоянным напряжением 5 В он формирует цифровой сигнал, который меняет свое состояние при вращении ротора.