專利名稱：一種電磁調(diào)速電機控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及調(diào)速控制器，尤其適用于控制電磁調(diào)速電機。
背景技術(shù)：
在許多自動控制系統(tǒng)中，幾乎都要求對電力拖動的執(zhí)行電機進行調(diào)速，因此，調(diào)速電機是自動控制系統(tǒng)中非常關(guān)鍵和重要的元件之一。目前廣泛應(yīng)用的電機調(diào)速方式有①交流變頻調(diào)速電機，②直流調(diào)速電機，③電磁調(diào)速電機，④步進電機，⑤伺服電機等。其中電磁調(diào)速電機由于可以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩?zé)o級調(diào)速，調(diào)速范圍寬(可達10∶1～20∶1)，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，尤其是比其他調(diào)速電機具有更低廉的價格，而深受用戶的歡迎；在國外，在調(diào)速精度要求一般的拖動裝置中幾乎都用這種電機。在自動化的無損檢測系統(tǒng)等自動檢測領(lǐng)域，采用交流變頻調(diào)速電機往往會對超聲探傷儀、渦流探傷儀等精密檢測儀表造成難以克服的干擾，運行在低速時電機易發(fā)熱燒毀而直流調(diào)速電機的控制系統(tǒng)復(fù)雜，造價昂貴，效能低，因此在自動檢測系統(tǒng)中，采用電磁調(diào)速電機是較為理想的。
但是，目前國內(nèi)電磁調(diào)速電機是廣泛采用JDIA型調(diào)速電機控制器控制YCT型調(diào)速電機，其控制器大多是出于原機械部全國統(tǒng)一設(shè)計。要求每次開機時從零開始緩慢調(diào)速至給定速度，停機時要將速度設(shè)定調(diào)歸零，否則，轉(zhuǎn)速給定電位器不置零，則在全負荷、全速啟動時產(chǎn)生很大沖擊電流，也會對傳動機械產(chǎn)生很大的沖擊。這種對人工操作的高要求很不適合自動控制系統(tǒng)的程序控制，而且，也有必要采用微機或數(shù)字控制或調(diào)節(jié)器對速度給定單元實現(xiàn)遠程調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供一種從零啟動逐步達到給定轉(zhuǎn)速進入穩(wěn)態(tài)和用微機控制給定環(huán)節(jié)的電磁調(diào)速電機控制器。
本實用新型提供的電磁調(diào)速電機控制器，包括電源部分、給定電路、比較器、移相觸發(fā)電路、轉(zhuǎn)速顯示器、速度負反饋環(huán)節(jié)、主回路，將給定的速度模擬量輸入移相觸發(fā)電路，移相觸發(fā)電路觸發(fā)主回路驅(qū)動電磁調(diào)速電機，測速負反饋環(huán)節(jié)將測得的實際速度輸?shù)睫D(zhuǎn)速顯示電路顯示，另一方面以模擬量輸?shù)奖容^器與給定速度的模擬量相比較，該差值反饋到移相觸發(fā)電路。其特征在于在給定電路與比較器之間加有微分環(huán)節(jié)，使電磁調(diào)速電機從零啟動逐步達到給定轉(zhuǎn)速進入穩(wěn)態(tài)，實現(xiàn)調(diào)速電機的軟啟動。
所述電磁調(diào)速電機控制器中的給定環(huán)節(jié)是由微機通過D/A轉(zhuǎn)換器件控制的，以便實現(xiàn)自動化控制。
所述電磁調(diào)速電機控制器的D/A轉(zhuǎn)換器件是添加在電路板上的分壓權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)及反相器和雙向模擬開關(guān)，微機的邏輯值通過模擬開關(guān)接通或斷開電阻網(wǎng)絡(luò)中的分壓權(quán)電阻，從而改變輸出電壓來進行D/A轉(zhuǎn)換。
所述電磁調(diào)速電機控制器的分壓權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)是兩組串聯(lián)的等比級數(shù)的電阻，級數(shù)的等比為2，用微機的邏輯值通過模擬開關(guān)串聯(lián)或短路第一組中的分壓權(quán)電阻，同時經(jīng)反相器和模擬開關(guān)相應(yīng)地短路或串聯(lián)第二組中分壓權(quán)電阻，以改變輸出電壓來實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換。
本實用新型提供的電磁調(diào)速電機控制器的優(yōu)點在于電磁調(diào)速電機的價格和維護費用都很低，再通過對電磁調(diào)速電機控制部分的微機改進，得到較理想的控制，使之運行可靠。這樣在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域有較大的實用價值，將實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益。


圖1是電磁調(diào)速電機控制器的原有電路原理圖；圖2是電磁調(diào)速電機控制器的原有原理方框圖；圖3是電磁調(diào)速電機控制器分壓權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)圖；圖4是電磁調(diào)速電機控制器給定電路和微分環(huán)節(jié)原理圖。
具體實施方式
本電磁調(diào)速電機控制器包括原有的電源部分、給定電路、比較器、移相觸發(fā)電路、轉(zhuǎn)速顯示電路、測速負反饋環(huán)節(jié)、主回路和新增加的微分電路和微機DA轉(zhuǎn)換電路。本電磁調(diào)速電機控制器的原有電路如圖1和2所示。
電源部分將外接電源通過電源開關(guān)、保險絲加到主回路、電源變壓器和氖燈上，電源變壓器產(chǎn)生二次電源供給給定電路的～20V電壓、供給比較器的～10V電壓、供給移相觸發(fā)電路的～18V電壓和～5V電壓。
用微機控制的給定電路中，～20V電壓經(jīng)整流電橋Z3變成直流電壓，再經(jīng)7815加到相同的兩組分壓權(quán)電阻R、2R、22R、23R、24R、25R、26R、27R(相當(dāng)于原電位計W1)(見圖3)上。
微機并行端口輸出8位與給定轉(zhuǎn)速信號電壓相對應(yīng)的數(shù)字D00～D07操作模擬開關(guān)芯片4066，并通過反相器芯片4069產(chǎn)生相反的數(shù)字D00～D07操作模擬開關(guān)芯片4066(見圖3)。圖3中Ui為電壓源，兩組20R～27R為分壓權(quán)電阻。D00～D07為調(diào)速電壓數(shù)字信號輸入，是由微機端口輸出的8位數(shù)字信號，Di∈{0，1}。調(diào)速控制輸出的大小A是以二進制數(shù)表示A＝D07×27+D06×26+…+D00×20(1)將8位數(shù)字信號D00～D07及分別反相后的信號D00～D07接至8個雙向模擬開關(guān)，使一對相同的分壓權(quán)電阻其中一個接入(Di＝1，4066開路)，而另一個只能被短接掉(Di＝0，4066短路)，這樣就控制了給定速度指令信號電壓輸出Uo的大小，則Uo的表達式為Uo＝K×A＝K×(D07×27+D06×26+…+D00×20)(2)K為比例常數(shù)，K＝Ui/(27+26+…+20)＝Ui/255 (3)適當(dāng)選擇R值，則可使輸出電壓Uo滿足調(diào)速電壓要求。將Uo加到二極管D14上就實現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件部分。給定環(huán)節(jié)將給定的速度模擬量輸入比較器。
比較器的電源電壓～10V經(jīng)整流器Z2整流、穩(wěn)壓管WD1穩(wěn)壓、電位計W4分壓、加到晶體管BG2的集電極上，由給定環(huán)節(jié)來的信號Uo和由測速反饋電路來的信號加到晶體管BG2的基極上。晶體管BG2集電極上的輸出信號輸?shù)揭葡嘤|發(fā)電路。
移相觸發(fā)電路的電源電壓～5V經(jīng)半波濾波整流器D11、C6、R8和電容C7移相后，加到晶體管BG1的基極上，另一電源電壓～18V經(jīng)整流器Z3整流加到晶體管BG1的集電極上，晶體管BG1的集電極上的輸出信號經(jīng)變壓器MB2耦合輸出，輸?shù)街骰芈贰?br> 主回路包括電位計RY、電阻R9、電容C10和可控硅，可控硅受移相觸發(fā)電路的輸出信號控制，觸發(fā)主回路接通轉(zhuǎn)差離合器，驅(qū)動電磁調(diào)速電機。
電磁調(diào)速電機輸出軸上裝有測速負反饋環(huán)節(jié)的測速發(fā)電機，測速發(fā)電機的電壓經(jīng)三相整流電橋D1～D6整流、電容C9和電位計W3濾波，由轉(zhuǎn)速顯示器n測量電壓和顯示實際轉(zhuǎn)速；該電壓再經(jīng)濾波器的電位計W2、電阻R2、電容C4濾波輸出，同時通過二極管D7、D8與給定電路的輸出耦合。
本電磁調(diào)速電機控制器的給定電路是用微機控制的。圖中W1為分壓權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)，E點是該網(wǎng)絡(luò)的輸出點。如果在啟動時將該點低于A點的電壓加到比較器上，比較后的差值電壓輸入主回路，晶閘管導(dǎo)通角α不為零，輸出端有0～90V的突跳電壓加在電磁調(diào)速電機上(因測速反饋未加入時的開環(huán)放大倍數(shù)很大)，使電磁調(diào)速電機由某高于給定轉(zhuǎn)速逐步達到預(yù)定轉(zhuǎn)速。為克服這種大的啟動沖擊，在給定電路后加入微分環(huán)節(jié)。
微分環(huán)節(jié)(見圖4)由電阻R10和電容C11組成，用二極管D14與電源耦合。
啟動時，圖4中D14上速度指令信號電壓由最高電位下降到給定速度指令信號電壓，所以啟動時比較后的差值電壓使電磁調(diào)速電機從零開始啟動，逐步達到給定轉(zhuǎn)速，當(dāng)逐步達到穩(wěn)態(tài)時，該部分電路不再起作用。為使啟動平穩(wěn)，適當(dāng)選擇大的電阻R10和電容C11。這樣就實現(xiàn)了調(diào)速電機的軟啟動。
經(jīng)過加電阻R、模擬開關(guān)芯片4066、反相器芯片4069簡單地改造控制器，再編寫一個簡單的接口軟件，就實現(xiàn)了微機控制的速度給定環(huán)節(jié)，使原有控制器適用于利用微機控制電磁調(diào)速電機速度的自動化的檢測系統(tǒng)中。
由于電磁調(diào)速電機的價格和維護費用都很低，再通過對電磁調(diào)速電機控制部分的改進，得到較理想的控制，使之運行可靠。這樣在它廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域有較大的實用價值，將實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求1.一種電磁調(diào)速電機控制器，包括電源部分、給定電路、比較器、移相觸發(fā)電路、轉(zhuǎn)速顯示電路、測速負反饋環(huán)節(jié)、主回路，給定環(huán)節(jié)將給定的速度模擬量經(jīng)比較器輸入移相觸發(fā)電路，移相觸發(fā)電路觸發(fā)主回路驅(qū)動電磁調(diào)速電機，測速負反饋環(huán)節(jié)將測得的實際速度一方面輸?shù)睫D(zhuǎn)速顯示器顯示，另一方面以模擬量輸?shù)奖容^器與給定速度的模擬量相比較，該差值反饋到移相觸發(fā)電路，其特征在于；所述的給定電路與比較器之間加有微分環(huán)節(jié)。
2.按照權(quán)利要求1所述的電磁調(diào)速電機控制器，其特征在于所述的給定電路是由微機通過D/A轉(zhuǎn)換器件控制的。
3.按照權(quán)利要求2所述的電磁調(diào)速電機控制器，其特征在于所述的D/A轉(zhuǎn)換器件是電路板上的分壓權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)及反相器和雙向模擬開關(guān)。
4.按照權(quán)利要求3所述的電磁調(diào)速電機控制器，其特征在于所述的分壓權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)是兩組串聯(lián)的等比級數(shù)的電阻，級數(shù)的等比為2。
專利摘要本實用新型提供的電磁調(diào)速電機控制器，包括電源、給定環(huán)節(jié)、比較器、移相觸發(fā)電路、轉(zhuǎn)速顯示電路、速度負反饋環(huán)節(jié)、主回路，將給定的速度模擬量輸入移相觸發(fā)電路，移相觸發(fā)電路觸發(fā)主回路驅(qū)動電磁調(diào)速電機，測速負反饋環(huán)節(jié)將測得的實際速度，以模擬量輸?shù)奖容^器與給定速度的模擬量相比較，該差值反饋到移相觸發(fā)電路，同時由轉(zhuǎn)速顯示電路顯示。其特征在于在給定電路與比較器之間加有微分環(huán)節(jié)，使電磁調(diào)速電機從零啟動逐步達到給定轉(zhuǎn)速進入穩(wěn)態(tài)。其優(yōu)點在于電磁調(diào)速電機的價格和維護費用都很低，再通過對電磁調(diào)速電機控制部分的微機改進，得到較理想的控制，使之運行可靠。這樣在它廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域有較大的實用價值，將實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益。
文檔編號H02P5/00GK2638330SQ03213988
公開日2004年9月1日 申請日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者蔡桂喜, 馮瑋, 劉艷梅, 高俊武, 陳曦, 董瑞琪 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所