Zapojení servozesilovače pro řízení stejnosměrných servomotorů

Číslo patentu: 232754

Dátum: 15.01.1987

Autori: Rež Jaroslav, Kaiser Josef

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Servozesilovač je určen pro řízení velikosti a smyslu otáček stejnosměrných servomotorů. Servozesilovač je můstkového typu, u něhož dva tranzistory v příslušné větvi pracují v lineárním a dva ve spínacím režimu. Oba režimy těchto tranzistorů zabezpečuje, v příslušné větvi, jeden operační zesilovač. Buzení servozesilovače je buď kladným napětím přivedeným na první popřípadě druhý vstup, čímž je definován smysl otáček rotoru servomotorů a velikost otáček je definována velikostí napětí na příslušném vstupu, nebo lze řídit velikost a smysl otáček velikostí a polaritou řídicího napětí na prvním vstupu upraveného servozesilovače podle obr. 2. Servozesilovač je vhodný pro řízení stejnosměrných servomotorů do příkonu 200 W.

Text

Pozerať všetko

vynález se týká zapojení servozesilovače pro řízení stejnoměrných servomotorů, u něhož se řeší řízení velikosti a smyslu otáček rotoru stejnosměrného servomotoru müstkovým zapojením výkonových tranzistorů, z nichž dva pracují V lineárním a dva ve spínacím režimu, přičemž oba režimy zabezpečuje v příslušné větvi můstku jeden operační zesilovač.Dosud známá zapojení servozesllovačů jsou buď lineární servozesilovače se symetrickým napâjecím napětím, jejichž nevýhoda spočíva v tom, že potřebují dva napajecí zdroje a koncové stupně musí být dlmenzovány na dvojnásobne závěrné napětí,nebo lineární servozesilovače s můstkovým zapojením výkonových tranzistorů, přičemž tranzistory v protilehlých větvích můstku pracují v lineárním režimu, jejichž ovládání je podmíněno vyšší složitostí budicího stupně servozesilovače. Dále jsou známá můstková zapojení servozesilovačů, která pracují v impulsnim režimu, to znamena, že změna velikosti a smyslu otäček rotoru servomotoru je prováděna změnou střídy pulsního průběhu s konstantní frekvencí. Nevýhodou tohoto zapojení je, že pro impulsní režim lze použít jen určitý typ servomotoru a že vytváří rušivé napětí v regulačních obvodech servosmyčky.Tyto nevýhody odstraňuje zapojení servozesilovače pro řízení stejnosměrných servomotorů podle vynälezu, jehož podstata spočíva v tom, že emttory prvního a druhého tranzistoru jsou spojeny se svorkou kladného napětí. Báze prvního tranzistoru je spojene s třetím odporem, jehož druhý vývod je spojen se svorkou kladného napětí,a s první Zenerovou diodou, jejíž druhý vývod je spojen s prvním napájecím vstupem prvního operačního zesilovače. Baza druhého tranzistoru je spojene se čtvrtým odporem, jehož druhý vývod je spojen se svorkou kladného napětí, a s druhou Zenerovou diodou, jejíž druhý vývod je spojen s prvním napájecím vstupem druhého operační.ho zesilovače. Kolektor prvního tranzistoru je spojen s kolektorem třetího tranzistoru,s první svorkou servomotoru a s prvním zpětnovazebním odporem, jehož druhý vývod je spojen s invertujícím vstupem prvního operačního zesilovače a s prvním odporem, jehož druhý vývod je uzemněn.Kolektor druhého tranzistoru je spojen s kolektorem štvrtého tranzistoru, s druhou svorkou servomotoru a s druhým zpětnovazebním odporem, jehož druhý vývod je spojen s invertujícím vstupem druhého operačního zesilovače a s druhým odporem, jehož druhý vývod je bud uzemněn, nebo je spojen jednak s prvním vstupem a jednak s neinvertujícím vstupem prvního operačního zesilovače.Výstup prvního operačního zesilovače je spojen s prvním budicím odporem, jehož druhý vývod je spojen s bázi prvního spínacího tranzistoru. Výstup druhého operač 4ního zesilovače je spojen s druhým budicím odporem, jehož druhý vývod je spojen s bázi druhého spínacího tranzistoru.Emitory prvního a druhého spínacího tranzistoru a třetího a čtvrtého tranzistoru jsou spojeny se zemí. Kolektor prvního spínacího tranzistoru je spojen s bázi třetího tranzistoru a s třetím budicím odporem, jehož druhý vývod je spojen se svorkou budicího napětí a se čtvrtým budicím odporem, jehož druhý vývod je spojen s kolektorem druhého spínacího tranzistoru a bázi čtvrtého tranzistoru. Druhý vstup je spojen s neinvertujícím vstupem druhého operačního zesilovače nebo je uzemněn.Výhodou tohoto zapojení je jednoduchost budicího stupně, vyšší energetická účinnost servozesilovače, nebot třetí a čtvrtý tranzistor pracují ve spínacím režimu. Připojením napětí na svorku budicího napětí,které je odvozeno z napájení regulačních obvodů, je docíleno toho, že v případě jeho výpadku dojde k odpojení servomotoru od zdrojové soustavy.Další výhodou tohoto zapojení je realizace intenzívniho brzdění, kdy pomocí zpětných vazeb tvořených prvním a druhým zpětnovazebním odporem a prvním a druhým odporem, zavedených z první a druhé svorky servomotoru do invertujících vstupů prvního a druhého operačního zesilovače a buzení třetího a čtvrtého tranzistoru z výstupů prvního a druhého operačního zesilovače, lze docílit brzdění servomotoru zkratováním první a druhé svorky servomotoru přes třetí a čtvrtý tranzistor.Na obr. 1 je schéma zapojení servozesilovače pro řízení stejnosměrných servomotorů, podle vynálezu, kde velikost otáček servomotoru 10 je řízena velikosti kladného napětí přivedeněho na první nebo druhý vstup V 1 nebo V 11 a smysl otáček servomotoru 10 je deflnován uzemněním prvního nebo druhého vstupu V 1 nebo V 11, přičemž na druhý vstup V 11 nebo prvni vstup V 1 je přivedeno kladné napětí. .Na obr. 2 je zapojení servozesilovače pro řízení stejnosměrných servomotorů, podle vynalezu, u něhož se velikost otáček servomotoru 10 řídí velikosti napětí přivedeného na první vstup V 1 a smysl otáček servomotoru 10 jeho polaritou.Druhý vstup V 11 je uzemněn. Na obr. 1 jsou emitory prvního a druhého tranzistoru T 2 a T 21 spojeny se svorkou kladného napětí 111. Báze prvního tranzistoru T 2 je spojena s třetím odporem R 2, jehož druhý vývod je spojen se svorkou kladného napětí U 1, a s první Zenerovou diodou D 1, jejíž druhý vývod je spojen s prvním napájecím vstupem 5 prvního operačniho zesilovače Z 1. Báze druhého tranzistoru T 21 je spojena se čtvrtým odporem R 21, jehož druhý vývod je spojen se svorkou kladného napětí U 1, a s druhou Zenerovou diodou D 11, jejíž druhý vývod je spojen s prvním napáje x -wvnľCĺm Vstupem 51 druhého operačního zesilovače Z 11.Kolektor prvního tranzistoru T 2 je spojen s kolektorem třetího tranzistoru T 3, s první svorkou 1 I 1 servomotoru 10, s prvním zpětnovazebním odporem R 4, jehož druhý vývod je spojen s invertujícím vstupem 1 prvního operačního zesilovače Z 1 a s prvním odporem R 1, jehož druhý vývod je uzemněn.Kolektor druhého tranzistoru T 21 je spojen s kolektorem štvrtého tranzistoru T 31,s druhou svork.ou 102 servomotoru 10 a s druhým zpětnovazebním odporem R 41, jehož druhý vývod je spojen s invertujícím vstupem 11 druhého operačního zesilovače Z 11 a s druhým odporem R 11, jehož druhý vývod je uzemnén.Výstup 4 prvního operačního zesilovače Z 1 je spojen s prvním budicím odporem R 3,jehož druhý vývod je spojen s bázi prvního spínacího tranzistoru T 1. Výstup 41 druhého operačního zesilovače Z 11 je spojen s druhým budicím odporem R 31, jehož druhý vývod je spojen s hází druhého spínacího tranzistoru T 11.Emitory prvního a druhého spínacího tranzistoru T 1 a T 11 a třetího a štvrtého tranzistoru T 3 a T 31 jsou spojený se zemí. Kolektor prvního spínacího tranzistoru T 1 je spojen s bází třetího tranzistoru T 3 a s třetím budicím (Jdporem R 5, jehož druhý vývod je spojen se svorkou budicího napětí U 3 a se čtvrtým budícím odporem R 51,jehož druhý vývod je spojen s kolektorem druhého spínacího tranzistoru T 11 a bázi čtvrtého tranzistoru T 31. První vstup V 1 je spojen s neínvertujícím vstupem 2 prvního operačniho zesilovače Z 1, druhý vstup V 11 je spojen s neinvertujícím vstupem 21 druhého operačního zesilovače Z 11.Na výstup 4 prvního zesilovače Z 1 a první svorku 1 I 1 servomotoru 10 je připojen první kondenzátor C 1, druhý kondenzátor C 2 je připojen mezi bázi a kolektor prvního spínacího tranzistoru T 1. Třetí kondenzátor C 11 je spojen s výstupem 41 druhého operačního zesilovače Z 11 a druhou svorkou 102 servomotoru 1 U. Čtvrtý kondenzátor C 21 je připojen mezi bázi a kolektor druhého spínacího tranzistoru T 11. Svorka záporného napětí -U 2 je spojena s druhými napájecími vstupy 3 a 31 prvního a druhého operačního zesilovače Z 1 a Z 11. Na obr. 2 je druhý vstup V 11 spojen se zemí a druhý vývod druhého odporu R 11 je spojen s prvním vstupem V 1.Funkce zapojení podle obr. 1 je následující. Předpokládejme, že na prvním vstupu V 1 a na druhém vstupu V 11 jsou napětí blízká nule. Působením zpětných vazeb tvořených prvním a druhým zpětnovazebním odporem R 4 a R 41 a prvním a druhým odporem R 1 a R 11 se první a druhý operační zesilovač Z 1 a Z 11 snaží snížit napětí na první a druhé svorce 101 a 102 servomotoru 10 také na. napětí blízké nule. To má za ná sledek zavření prvního a druhého tranzistoru T 2 a T 21 a k přechodu výstupů 4 a 41 prvního a druhého operačního zesilovače Z 1 a Z 11 do záporněho napětí, tím dojde k zavření prvního a druhého spínacílío tranzistoru T 1 a T 11 a k otevření třetího a čtvrtého tranzistoru T 3 a T 31, které jsou buzeny pomocí třetího a čtvrtého budicího odporu R 5 a R 51 a budicího napětí přivedeného na svorku budicího napětí U 3. Přes sepnutý třetí a čtvrtý tranzistor T 3 a T 31 je první a druhá svorka 1 m a 162 servomotoru 10 zkratována a servomotor ll) je brzděn.Nyní předpokládejme, že na druhém vstupu V 11 zůstane napětí blízké nule a na prvním vstupu V 1 poroste napětí úměrně velikosti otáček servomotoru 1. Působením zpětné vazby tvořené prvním zpětnovazebním odporem R 4 a prvním odporem R 1 dochází ke vzrůstu proudu třetím odporesn 3.2, první Zetąerovotí diodou D 1, pi-vrlím na.pájecím vstupem 5 prvního operačního zesilovače Z 1, dále z výstupu 4 prvního operačního zesilovače Z 1 přes první budicí odpor R 3 do báze prvního spínaoího tranzistoru T 1.První spínací tranzistor T 1 se otevře a tím dochází k zavření třetího tranzistoru T 3. Druhý tranzistor T 21 zůstává zavřený a čtvrtý tranzistor T 31 Otevřený. První tranzistor T 2 se otevírá tak, aby napětí na první svorce 1131 servomotor 159 bylo úíněrné velikosti napětí na prvním vstupu. V 1, je docíleno toho, že servomotor 10 se otáčĺ žádanými otáčkami v daném smyslu.Při poklesu napětí na prvním vstupu V 1 probíhá děj opačně, to .znamená, že první tranzistor T 2 se zavírá, což způsobí pokles napětí na první svorce 101 servomotoru 111 a tím i pokles jeho otáček. V případě změny smyslu otáček servomotoru 1 U zůstává první vstup V 1 na napětí blízkém nule a na druhý vstup V 11 je přivedeno kladné řídící napětí.Řízení otáček servomotoru 10 je prováděno druhým operačním zesilovačem Z 11 stejně jak bylo popsáno výše pro změnu řidicího napětí na prvním vstupu V 1. První,druhý, třetí a čtvrtý kondenzátor C 1, C 11,C 2 a C 21 slouží ke kmitočtové stabilízaci servozesilovače, první a druhá Zenorova dioda D 1 a D 11 definuje rúroveň napájecího napětí na prvních napájecích vstupech 5 a 51 prvního a druhého operačního zesilovače Z 1 a Z 11.V případě, že napětí přivedené na svorku kladného napětí 111 je rovno napájecímu napětí prvního a druhého operačního zesilovače Z 1 a Z 11,první a druhou Zenerovu diodu D 1 a 1311 zkratovat. Na obr. 2 je zapojení servozesilovače pro případ řízení velikosti a smyslu otáček servomotoru 10 velikosti a polaritou řídicího napětí na prvním vstupu V 1.Při přivedení kladného napětí na první vstup V 1 se otevírá prvni tranzistor T 2 apři přlvedení záporného napětí na první vstup V 1 se otevírá druhý tranzistor T 21 shodně jak bylo popsäno výše pro kladné řídící napětí na prvním nebo druhém vstupu V 1 nebo V 11.vynález je možné použít tam, kde je tře ba řídít velikost a smysl otáček stejnosmérného servomotoru napätím a je vhodný pro řízení servomotorů s příkony do 200 W, přičemž přenášený výkon je dan prvním, dru hým, třetím a štvrtým tranzistorem T 2, T 21, T 3 a T 31.zapojení servozesilovače pro řízení stejnosměrných servomotorů vyznačující se tim, že emitory prvního a druhého tranzistoru T 2, T 211 jsou spojený se svorkou kladného napětí U 1, báze prvního tranzlstoru T 2 je spojene s třetím odporem R 2, jehož druhý vývod je spojen se svorkou kladného napětí U 1, a s první Zenerovou diodou D 1, jejíž, druhý vývod je spojen s prvním napájecím vstupem 5 prvního operačního zesilovače Z 1 dále že báze druhého tranzlstoru T 21 je spojene se čtvrtým odporem Rzlj, jehož druhý vývod je spojen se svorkou kladného napětí U 1, a s druhou Zenerovou diodou D 11,jejíž druhý vývod je spojen s prvním napájecím vstupem 51 druhého operačního zesilovače (Zllj, kolektor prvního tranzlstoru T 2 je spojen s kolektorem třetího tranzistoru T 3, s první svorkou 101 servomotoru 10 a s prvním zpětnovazebním odporem R 4, jehož druhý vývod je spojen s invertujícím vstupem 1 prvního operačního zesilovače Z 1 a s prvním odporem R 1, jehož druhý vývod je uzemněn, dále,že kolektor druhého tranzistoru T 21 je spojen s kolektorem čtvrtého tranzlstoru T 311, s druhou svorkou 102 servomotoru 10 a s druhým zpětnovazebním odporem(R 41), jehož druhý vývod je spojen s Invertujícím vstupem 11 druhého operačního zesilovače Z 11 as druhým odporem (R 11),jehož druhý vývod je bud uzemněn, nebo je spojen jednak s prvním vstupem V 1 a jednak s neinvertujícím vstupem 2 prvního operačního zesilovače Z 1, přičemž výstup 4 prvního operačního zesilovače Z 1 je spojen s prvním budicím odporem R 3, jehož druhý vývod je spojen s bází prvníhospínacího tranzístoru T 1, dále že výstup A41 druhého operačního zesilovače Z 11 je spojen s druhým budicím odporem R 31,jehož druhý vývod je spojen s bází druhého spínacího tranzlstoru (T 11, dále že emitory prvního a druhého spínacího tranzistoru T 1, T 11 a třetího a štvrtého tranzistoru T 3, T 31 jsou spojený se zemí a že kolektor prvního spínacího tranzistoru T 1 je spojen s bázi třetího tranzistoru T 3 a s třetím budicím odporem R 51, jehož druhý vývod je spojen se svorkou budlcího napětí U 3 ase čtvrtým budicím odporem (R 51),jehož druhý vývod je spojen s kolektorem druhého spínacího tranzlstoru T 11 a bázi štvrtého tranzlstoru T 31, zatím co druhý vstup V 11 je spojen s nelnvertujícím vstupem 21 druhého operačního zesilovače Z 11 nebo je zároveň uzemněn..x Qľ( vNí NF NF E

MPK / Značky

MPK: H02P 7/28

Značky: servomotoru, zapojení, stejnosměrných, servozesilovače, řízení

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-232754-zapojeni-servozesilovace-pro-rizeni-stejnosmernych-servomotoru.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zapojení servozesilovače pro řízení stejnosměrných servomotorů</a>

Podobne patenty