Електропривод

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока с управлением по величине момента и конечного состояния. Может использоваться для реверсирования электродвигателя привода. Известно устройство [1] реверсирования тока, содержащее мостовой переключатель, инвертор, первый и второй логические элементы И, первый и второй одновибраторы, элемент ИЛИ-НЕ. Вход инвертора соединен с входом первого одновибратора и первым входом первого элемента И, выход инвертора соединен с входом второго одновибратора и первым входом второго элемента И, выходы одновибраторов подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со вторыми входами элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам мостового переключателя. Также известно устройство (23 управления электродвигателем постоянного тока, содержащее два широтно-импульсных модулятора для осуществления реверса и управления электродвигателем, который включен в диагональ транзисторного моста, собранного на четырех ключевых элементах. Введение двух элементов задержки и логических элементов И позволяет при реверсе электродвигателя обеспечить выдержку времени при переключении транзисторных ключевых элементов, последовательно включенных в одной стороне моста, необходимую для восстановления запирающих свойств ключевых элементов во избежание сквозных токов. Недостатком указанных устройств является отсутствие защиты при перегрузках в цепи нагрузки, включенной в диагональ ключевого моста, а в устройстве [2] - одновременное наличие высоких уровней на входа х триггера, длительность перекрытия которых превышает длительность задержки и приводит к одновременному включению всех транзисторных ключей, что снижает надежность устройства. Также указанные устройства имеют ограниченное применение, так как отсутствует возможность управления электроприводом по перегрузке и конечным положениям. Цель изобретения - превышение надежности и расширение возможностей электропривода за счет: устранения закорачивания источника питания через коммутирующие элементы устройства при воздействии на входа х двух одинаковых уровней сигналов; защиты электродвигателя от перегрузок; управления электродвигателем сигналами обратной связи. Для этого в устройство введены: - комбинационное устройство, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления; - первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами комбинационного устройства; - первый и второй датчики положения, первый и второй узлы индексации, первый и второй триггер, выход первого датчика положения соединен с первыми входами первого узла индикации и первоготриггера, выход второго датчика положения соединен с первыми входами второго узла индикации и второго триггера, выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены со входами соответственно первого и второго элементов задержки, выходы которых подключены ко входам соответственно первого и второго инверторов, выходами соединенных со вторыми входами соответственно первого и второго триггера, выходы которых через соответственно третий и четвертый инверторы подключены к соответствующим управляющим входам мостового переключателя; - датчик момента, включенного в цепь мостового переключателя, при этом выход датчика момента соединен со вторыми входами элементов ИЛИ-НЕ и узлов индикации. На фиг. 1 приведена функциональная схема электропривода. Электропривод содержит мостовой переключатель 1; датчик момента 2; первый 3 и второй 4 датчики положения; блок управления 5; комбинационное устройство 6, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления 5; первый 7 и второй 8 элементы ИЛИ-НЕ, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами комбинационного устройства 6; первый 9 и второй 10 элементы задержки, входы которых соединены соответственно с выходами элементов 7 и 8 ИЛИ-НЕ, а выходы с первым 11 и вторым 12 инверторами; третий 13 и четвертый 14 инверторы, входы которых соединены соответственно с выходами первого 15 и второго 16 триггеров, вторые входы которых соединены соответственно с первым 11 и вторым 12 инверторами, а первые входы соединены соответственно с первыми входами первого 17 и второго 16 узлов индикации и выходами первого 3 и второго 4 датчика положения. Мостовой переключатель 1 содержит: первый 19 и второй 20 выводы первой диагонали моста, между которыми соединен электродвигатель 21, механически связанный с датчиками 3 или 4 через привод 22; первый 23 и второй 24 выводы второй диагонали моста, между которыми включен источник питания 25, через датчик момента 2, выход которого связан со вторыми входами элементов 7, 8 ИЛИ-НЕ, узлов индикации 17,18; первый 26 и второй 27 входы, которые соединены соответственно с третьим 13 и четвертым 14 инверторами. Мостовой переключатель 1 содержит первый 28 и второй 29 транзисторы р-п-р-типа, первый 30 и второй 31, третий 32 и четвертый 33, пятый 34 и шестой 35 п-р-п типа, первый 36, второй 37, третий 38, четвертый 39, пятый 40, шестой 41, седьмой 42 и восьмой 43 резисторы, конденсатор 44, первый 45, второй 46, третий 47 и четвертый 48 диоды. Схема соединений элементов мостового переключателя 1 показана на фиг, 2 (описание в авт. св. №1269249, кл. Η 03 К 17/00, 25.06.85). Датчик момента 2 содержит первый 49, второй 50, третий 51 резисторы, переменный резистор 52, конденсатор 53, транзистор 54 п-р-п-типа, инвертирующий опорный элемент 55, источник питания 56 (фиг. 2). При этом первый 49 резистор первым выводом соединен с отрицательным полюсом источника питания 25, эмиттером транзистора 54 и первым выводом конденсатора 53; второй вывод соединен с выводом 27 мостового переключателя и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с базой транзистора 54, коллектор которого соединен с первыми выводами третьего 51 и четвертого 52 резисторов, причем второй вывод третьего 51 резистора соединен с положительным полюсом источника питания 56, а второй и третий выводы резистора 52 соединены со входом инвертирующего опорного элемента 56 и со вторым выводом конденсатора 53, Комбинационное устройство 6 содержит элемент 57 ИЛИ-НЕ, первый 58 и второй 59 элементы ИЛИ, При этом первый вход устройства 6 соединен с первыми входами элементов 57 ИЛИ-НΕ и 58 ИЛИ, второй вход устройства 6 соединен со вторыми входами элементов 57 ИЛИ-НЕ и 59 ИЛИ, первый выход устройства 6 соединен с выходом первого 58 элемента ИЛИ, а второй с выходом второго 59 элемента ИЛИ, причем выход элемента 57 соединен со вторым входом элемента 58 ИЛИ и с первым входом элемента 59 ИЛИ {фиг. 3). При этом комбинационное устройство реализует булево выражение У1 = А + В + А и У 2 = А + В + В с соответствующей таблицей истинности Электропривод работает следующим образом. В исходном состоянии мостовой переключатель 1 закрыт по входам 26 и 27 низкими уровнями напряжений (далее низкий уровень) соответственно с инверторов 13 и 14. С датчика 2 момента низкий уровень подается на вторые входы элементов 7 и 8 ИЛИ-НΕ и узлов 17 и 18 индикации, с первого 3 датчика положения подается высокий уровень напряжений (далее высокий уровень) на первые входы первых триггера 15 и узла 17 индикации со второго датчика положения 4 подается низкий уровень на первые входы вторых триггера 10 и узла 18 индикации, который сигнализирует об исходном состоянии привода 22, на вторые входы триггеров 16 и 15 поступают высокие уровни соответственно с первого и второго выходов комбинационного устройства 6 через первые элементы 7 ИЛИ-НΕ, задержки 9, инвертор 11 и вторые элементы 8 ИЛИ-НЕ, задержки 10. инвертор 12. При этом на первый и второй входы комбинационного устройства 6 могут поступать с блока управления 5 одновременно или высокие или низкие уровни. При необходимости перемещения привода 22 в конечное положение с первого выхода блока управления 5 на первый вход комбинационного устройства 6 подается низкий уровень, а со второго выхода на второй вход - высокий, при этом состояние уровня на втором выходе комбинационного устройства 6, связанного со вторым входом второго 16 триггера через вторые элементы 8 ИЛИ-НЕ, 10 задержки и инвертор 12 не изменяется, а состояние уровня на первом выходе связанного со вторым входом первого триггера 15 через первые элементы 7 ИЛИ-НЕ, 9 задержки и инвертор 11 изменяется с высокого на низкий, при этом на выходе первого триггера 15 появляется низкий уровень, который через третий инвертор 13 открывает по первому входу мостовой переключатель 1, при этом появляется ток в контуре - положительный полюс источника питания 25, первый 23 вывод второй диагонали, первый 19 вывод первой диагонали мостового переключателя 1, электродвигатель 21, второй 20 вывод первой диагонали, второй 24 вывод второй диагонали мостового переключателя 1, датчик 2 момента, отрицательный полюс источника 25 питания, при этом вал электродвигателя 21 вращается вправо, перемещая привод 22 в конечное положение. Привод, начиная движение, устраняет механическую связь электродвигателя 21 с датчиком 4 положения, на выходе которого появляется высокий уровень, отключающий сигнализацию в узле 18 индикации об исходном состоянии привода 22. При подходе привода 22 к конечному положению он устанавливает механическую связь с датчиком 3 положения меняющего на выходе уровень с верхнего на нижний, включая в узле 17 индикации сигнализацию о конечном состоянии, после чего останавливается, но электродвигатель 21 при этом не отключается от источника 25 питания мостовым переключателем 1, до тех пор пока момент на валу электродвигателя 21 не достигнет установленной величины, при котором на выходе датчика 2 момента появится высокий уровень, который включает сигнализацию в узле 17 индикации о наличии момента, а также меняет состояние первого 7 элемента ИЛИ-НЕ, который, в свою очередь, меняет состояние первого 26 входа мостового переключателя 1 с высокого на низкий, через третий 13 инвертор первый 15 триггер, на втором входе которого присутствует высокий уровень, первый 11 инвертор, первый элемент 9 задержки, отключая электродвигатель 21 от источника 25 питания, при этом на выходе датчика 2 момента вновь появляется низкий уровень, отключающий сигнализацию, в узле 17 индикации о наличии момента, на состояние первого 15 триггера не меняется и мостовой переключатель 1 остается закрытым. Для того чтобы перевести привод 22 из конечного положения в исходное, необходимо блоком управления 5 установить на первом входе комбинационного устройства 6 высокий уровень, а на втором - низкий. При этом на первом выходе комбинационного устройства 6 появляется высокий уровень, а на втором низкий и на выходе второго 16 триггера появляется низкий уровень, который через четвертый 14 инвертор включает по второму 27 входу мостовой переключатель 1, при этом появляется ток в контуре - положительный полюс источника 25 питания, первый 23 вывод второй диагонали, второй 20 вывод первой диагонали мостового переключателя 1, электродвигатель 21, первый 19 вывод первой диагонали, второй 24 вывод второй диагонали мостового переключателя 1, датчик 2 момента, отрицательный 25 полюс источника питания, а вал электродвигателя 21 вращается влево, перемещая привод 22 в исходное состояние, устраняя механическую связь с датчиком 3 положения на выходе которого появляется высокий уровень, отключающий сигнализацию, узле 17 индикации, о конечном состоянии привода 22. Дальнейшая работа аналогична описанию предыдущего режима. Если при перемещениях привода 22 из исходного в конечное положение или наоборот возникает перегрузка в цепи электродвигателя 21, то с выхода датчика 2 момента будет подан высокий уровень на вторые входы узлов 17, 18 индикации и элементы 7, 8 ИЛИ-НЕ, первые из которых сигнализируют о наличии перегрузки, а вторые изменяют состояние триггеров 15 и 16 таким образом, что на входах 26 и 27 мостового переключателя 1 устанавливаются низкие уровни, отключая тем самым электродвигатель 21 от источника 25 питания, после чего на выходе датчика 2 момента появляется низкий уровень, который отключает сигнализацию о перегрузке, так как привод 22 находится в промежуточном состоянии, то он также восстанавливает предыдущие состояния триггеров 15 и 16, и, соответственно, входов 26 и 27 мостового переключателя 1, подключая к источнику питания 25 электродвигатель 21 и цикл повторяется. Такой режим будет продолжаться до тех пор, пока устройство не отключат и не устранят причину перегрузки, либо привод "толчками", преодолеет место перегрузки. Таким образом, за счет введения комбинационного устройства, датчиков момента и положения повышается надежность электропривода, так как устраняется возможность одновременного включения плечей мостового переключателя и отключение его β конечных положениях и перегрузках.