Zariadenie na elektrické riadenie motorov jediným ovládacím prvkom

Číslo patentu: U 1056

Dátum: 10.01.1996

Autor: Reiprich Peter

Je ešte 5 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

ZARIADENIE NA ELEKTRICKÉ RlADENlE MOTOROV JEDINÝM OVLÁDACÍM PRVKOMTecnické riešenie sa týka elektronického riadenia jednosmerných motorov, kde sa smer a rýchlost pohybu motorov riadi jediným ovládacim prvkom v závislosti od polohy ovládacieho prvku, s možnosťou opaćného pohybu motorov rovnakou rýchlosťou.V oblastí riadenia pohonov sú známe zariadenia, ktoré ovládajú rýchlosť aj smer pohybu motorov. Tieto zariadenia na ovládanie používajú najmenej dva ovládacie prvky, kde sa jedným ovláda smer a druhým rýchlosť pohybu motorov. Na opačný pohyb motorov sa používa prepínač, čo vyžaduje tretí ovládací prvok.Nevýhodou týchto zariadeni je to, že používajú viac ako jeden ovládací prvok, alebo ak majú iba jeden ovládací prvok, sú riešené na báze mikropočítaćov, čo neúmerne komplikuje zapojenie, servis zariadenia a zvyšuje jeho materiálne avýrobné náklady. PODSTATA TECHNICKÉHO RIEŠENlAUvedené nevýhody odstraňuje zariadenie podľa technického riešenia, ktoré je riešené na báze analógových obvodov, na ovládanie je použitý jediný ovládací prvok a výkon do motorov sa dodáva pomocou pulznej Šírkovej regulácie, ktorá môže byl dodávaná do motorov v obmedzenom alebo neobmedzenom režime.Podstata zariadenia na elektronické riadenie motorov jediným ovládacím prvkom spočíva v tom, že zariadenie pozostáva z jediného ovládacieho prvku, joystyckového kríža, koncových stupnov, bloku napájania a bloku pomocných obvodov. Riadiace napätia z jediného ovládacieho prvku sa spracujú a rozdelia v joystyckovom kríži, ktorý pozostáva z impedančných prispósobovačov, úrovnových zosilñovaćov, sčítacích a delíacich odporov do Štvorkvadrantového systému. Prepojenie výstupov úrovňových zosílňovaćov cez sčitacie a deliace odpory joystyckového kríža vytvára kvadrantový systém, urćujúcí smer pohybu motorov. Prvý kvadrant určuje pohyb pravého motora smerom dopredu. Druhý kvadrant určuje pohyb pravého motora smerom dozadu. Tretí kvadrant určuje pohyb ľavého motora smerom dozadu a štvrtý kvadrant určuje pohyb ľavého motora smerom dopredu. Každý kvadrant obsahuje svoje výstupné kvadrantové napätie joystykového kríža, ktoré sú pripojené na vstupy kvadrantových napätí koncových stupňov. Koncové stupne, ktoré pozostávajú z kvadrantových zosilñovačov, spozďovacich členov, riadiacich komparátorov, smerových komparátorov, obvodu blokovania, brzdového obvodu, budíacich a koncových tranzistorov, riadia smer a rýchlosť jednotlivých motorov pulznou šírkovou reguláciou V závislosti na pomere jednotlivých kvadrantových napätí a vstupného signálu generátora. Riadiace obvody zariadenia sú kvôli spoľahlivosti napájane stabilizovaným napätím, ktoré sa vytvára v bloku napájania z napájacieho napätia zdroja. V bloku napájaniasú vytvárané aj impulzy, ktoré sú nutné pre pulznu Širkovú reguláciu motorov. Zariadenie umožňujeopačný chod motorov rovnakou rýchlosťou a môže pracoval v obmedzenom alebo neobmedzenom režime. To znamená, že pri maximálnom riadiacom napätí ovládacieho prvku zariadenie dodáva do motorov bud obmedzený alebo neobmedzený výkon. V pripade potreby napájat zariadenie z akumuIátorovje zariadenie doplnené o blok pomocných obvodov, ktorý pozostáva z indikátora stavu akumulátorov, hladinového obvodu, akusticko-svetelnej výstrahy maximálneho vybitia akumulátorov a obvodu blokovacieho napätia. Tento blok chráni akumulátory pred nevedomým maximálnym vybitim akumulátorov, čo predlžuje ich životnosť.Výhodou navrhovaného zariadenia je veľmi jednoduchá obsluha minimálne dvoch motorov jediným ovládacim prvkom, pričom sa dá v dvoch polohách ovládacieho prvku vykonat opačný chod motorov rovnakou rýchlosťou. Výkon do motorov sa dodáva pulznou širkovou reguláciou, čo zabez pečuje vysokú účinnost zariadenia, ktoré je riešené na báze anológových obvodov, čim je cenovodostupnejšie ako zariadenia riešené na báze mikropčitaćov.Na obrázku 1. je znázornené blokové prepojenie zariadenia, na obrázku 2. je schématické zapojenie joystyckového križa, obrázok 3. obsahuje schému koncových stupňov. Na obrázku 4. jeschéma zapojenia bloku napájania a na obrázku 5. je schéma zapojenia pomocných obvodov.Ako ovládací prvok je použitý počítačový proporcionálny joystyck. Sú to dva potenciometre,ktorých osi sú otočené o 90 ° a ovládané mechanicky jedinou páčkou, ktorá je v gurovom uloženi. Systém tohto joystycku zaručuje jeho nulovú polohu. To znamená, že po vychýleni páčky do ľubovolnej polohya jej uvolneni sa páčka vráti opäť do počiatočnej nulovej polohy. Potenciometre sú nastavené tak, aby bežce potenciometrov mali v nulovej polohe joystycku napätie rovnajúce sa hodnote napätia umelej zeme. Teda v nulovej polohe joystycku majú všetky výstupy zosilňovačov napätie rovnajúce sa napätiu umelej zeme. Toto je zároveň kludový stav celeho zariadenia. Zosilnenia zosilňovačov sú nastavené tak, aby bola zaistená .linearita výstupných napätí zosilňovačov v potrebnom rozsahu výchylky ovládacieho prvku.Výstupné riadiace napätie súčsnej zložky pohybu motorov É ovládacieho prvku g je pripojené na vstup riadiaceho napätia súčasnej zložky pohybu motorov 1-4 joystyckového križa 1 a výstupné riadiace napätie rozdielovej zložky pohybu motorov g-gł ovládacieho prvku 2 je pripojené na vstup riadiaceho napätia rozdielovej zložky pohybu motorov É joystyckového križa l, Riadiace napätia na vstupoch 1-5 a lg ďalej postupujú do impedančných prispósobovaćov g a 11, kde sa upravia na impedanciu, ktora je potrebná na dalšie spracovanie. lmpedančne prispôsobené riadiace napätie súćastnej zložky pohybu motorov prichádza na neinvertujúci úrovňový zosilňovač súčasnej zložky 12 a invertujúci úrovňový zosilňovač súčasnej zložky 1 § , impedančne prispôsobené riadiace napätie rozdielovej zložky pohybu motorov prichádza na neinvertujúci úrovňový zosilňovač rozdielovej zložky 15 a inverlujúci úrovňový zosilňovač rozdielovej zložky já. Úrovňové zosilňovače 12 až 1 § upraviaimpedančne prispôsobené riadiace napätia na požadovanú úroveň. Prepojenie výstupov úrovňovýchzosilñovaćov g až 15 cez deliace a sćitacie odpory 1 § až 2 § vytvára kvadrantový systém, kde každý kvadrant osahuje svoje výstupné kvadrantové napätie joystyckového kríža 113 , 112, 13 a lgVýstupné kvadrantové napätia jj až 11 g joystyckového kríža 1 sú privedené na Vstupy kvadrantových napätí koncových stupňov § 15 , §Z , §-§a łg . Tu sa privádzajú na vstupy kvadrantových zosilñovaćovaž 27. Tieto zosilňovače upravia kvadrantové napätia na požadovanú úroveň pre spracovanie v spozďovacích členoch tvorených odporami a kondenzátormi 28 až Qfg. Tieto členy zabezpečujú aj pri rýchlych zmenách kvadrantových napätí na vstupoch kvadrantových napätí koncových stupňov ąg až łg plynulý rozbeh alebo dobeh motorov. Takto upravené kvadrantové napätia sa zlućujú cez zlućovacie diody riadiacich komparátorov § 6 , g a 3 ą , çg do riadiacich napätí, ktoré sa dostávajú na vstupy riadiacich komparàrorov 51 g a 41. Riadiace komparátory 4 Q a 51 porovnávajú okamžitú hodnotu napätí medzi riadiacim napätím komparátorov so signálom z generátora, ktorý je privedený na vstup signálu generátora 3-10 a do výstupu dodávajú impulzy s premennou šírkou. Výstupné impulzy riadiacich komparátorov Q a 11 postupujú do budiacich tranzistorov g a Q,ktoré riadia koncové tranzistory 54 a 51 g. Smerové komparátory 5 § a iz vyhodnocujú, ktorý kvadrant je aktívny. Smerové komparátory AQ a 51 riadia tranzistory smerových relé 5 § a 19, ktore spinajú smerové relé Q a 51. Smerové relé 50 a 51 zmenia polaritu dodàvaného výkonu do motorov. Blokovacie tranzistory 52 a § 3 v prítomnosti napätia na vstupe blokovacieho napätia koncových stupňov § 11 zvedú riadiace napätie komparátorov na zem, čim sa zastaví dodávanie výkonu do motorov. Vzhladom na použité motory s permanentným magnetom sa používa blokovacia brzda tzv.brzda na krátko, aby nedošlo k samovolnému pohybu motorov. Blokovacia brzda je tvorená brzdovým komparátcrom 54 prídavnými prvkami, tranzistorom brzdového relé g a brzdovým relé §§. Brzdový obvod zaisťuje oneskorený odpad brzdového relé 56. Pri aktivácii niektorého riadiaceho napätia komparátorov zaúćinkuja brzdový komparátor g. Ten okamžite zopne tranzistor brzdového relé 55 a brzdové relé §§, ktoré odskratuje vývody motorov. Po prechode do kludového stavu brzdového komparátora 54 je brzdové relé 56 prítiahnuté dovtedy, kým sa nevybije spozdovaci kondenzátor brdzového obvodu 51. Namiesto brzdového relé §§ sa môže použiť brzdový magnet, ktorý pracuje tak isto ako relé, ale brzdí priamo rotor motora.Riadiace obvody zariadenia sú napájané z bloku napájania 5 stabilizovaným napätím na výstupe stabilizovaného napätia bloku napájania 52, ktoré je vytvárané stabilizátorom napájacieho napätia §§, napätím cez výstup napätia umelej zeme bloku napájania 1-1, ktoré je vytvárené obvodom pre umelú zem Q. Generátor 60 vyrába kmity upravované výstupným príspôsobovaćom generátora pre obmedzený režim § 31 a výstupným prispôsobovaćom generátora pre neobmedzený režim QZ na požadované tvary a polohy pre obmedzený a neobmedzený režim, ktoré sú vyvedené na výstup signálu generátora pre obmedzený režim g a výstup signálu generátora pre neobnedzený režim AQ bloku napájania 5.V pripade napájania zariadenia z akumulátorov sú obvody elektroniky doplnené o blok pomocných obvodov §, ktorý pozostáva z indikátora stavu akumulátorov Q, hladinového obvodu § 51,akusticko-svetelnej výstrahy maximálneho vybitia akumulátorov §§ a obvodu blokovacieho napätia Q. Indikátor stavu akumulátorov Q opticky informuje o stave akumulátorov. Hladinový obvodsa aktivuje pri krátkodobom poklese napätia na vstupe napájacieho napätia zdroja 1-1 pod povolenú hranicu a zostáva aktívny až do odpojenía celého zariadenia od napájacieho napätia. Hladinový ob vod 64 spusti obvod akusticko-svetelnej výstrahy maximálneho vybitia akumulátorov §§ a obvodblokovacieho napätia çg, ktorý s časovým oneskorením vytvorí napätie, ktoré je privedené na výstup blokovacieho napätia pomocných obvodov § 52 . Toto napätie je privedené na vstup blokovacieho napätia koncových stupňov iu , ktoré zastaví dodávame výkonu do motorov. Blokovacie napätie sa dá na krátky ćas odstrániť tlačítkom deblokácie 67, tým sa v koncových stupňoch § obnoví dodá vanie výkonu do motorov. Po uvolneni tlačítka deblokácie (iz sa za urcitý ćas opät obnoví blokovacieZariadenie na elektricke riadenie motorov jediným ovládacím prvkom, ktoré je uvedené v príklade 1. je s výhodami vhodné použit ako riadenie pohonov na elektrický invalidný vozík najmä pre jeho spoľahlivosť, jednoduchú obsluhu, ľahké ovládanie a vysokú pohyblivosľ.Zariadenie na elektrické ovládanie motorov jediným ovládaclm prvkom, ktoré je uvedené v príklade 1 je výhodné použit ako pohonovú jednotku na trojkolesové mobilné zariadenie, kde zadné kolesá sú poháňané každé jednou pohonovou jednotkou . Predné koleso je smerovo volne uložené. Regulátor súčasnej zložky napätia tvorí plynová rukovät z motocykla a ako regulátor rozdielovej zložky sa použije potenciometer, ktorý je mechanicky spojený s riadidlami. Zaujimavým javom pri tejtoverzii je otáčanie sa okolo osi sedenia.Zariadenie je možné opakovane priemyselne vyrábať a s výhodami použiť v motorizme ako elektronický diferenciál, v strojárstva na riadenie dopravníkových pásov s rozdielnou rýchlosťou alebo smerom posuvu, v zdravotníctve na zmobilnenie pohybu prístrojov a zariadeni, ako pohony na elektrický invalidný vozlk a inde, kde je potrebné riadil minimálne dva pohonyjediným ovládacim prvkom.

MPK / Značky

MPK: G05D 3/00

Značky: zariadenie, jediným, prvkom, riadenie, ovládacím, elektrické, motorov

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/13-u1056-zariadenie-na-elektricke-riadenie-motorov-jedinym-ovladacim-prvkom.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zariadenie na elektrické riadenie motorov jediným ovládacím prvkom</a>

Podobne patenty