專利名稱：送絲調(diào)速方法和送絲調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及送絲調(diào)速方法和送絲調(diào)速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在熔化極氣體保護(hù)焊中，通常采用等速送絲配合恒壓外特性電源，只有保證焊絲能均勻送進(jìn)，才能產(chǎn)生有規(guī)律的熔滴過(guò)渡。因此，送絲系統(tǒng)是熔化極氣體保護(hù)焊中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，送絲速度的變化會(huì)影響到焊接電流的變化，所以，送絲速度的穩(wěn)定程度會(huì)直接影響到焊接過(guò)程的穩(wěn)定性和焊縫的成形。
焊接設(shè)備在實(shí)際的使用中，往往電網(wǎng)電壓波動(dòng)很大，送絲阻力受焊絲質(zhì)量、送絲導(dǎo)管等諸多因素的影響，變化也很大。
直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其電樞繞組會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為E＝Cen，其中，E為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，Ce為電磁特性參數(shù)，為磁通量，n為直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度。對(duì)于組裝完成的直流電機(jī)，其電磁特性參數(shù)Ce和磁通量就為常量，即直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度與其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成正比關(guān)系。采集直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，作為直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的反饋量，依據(jù)此反饋量就可對(duì)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)整。
圖2圖示了直流斬波控制送絲電機(jī)電壓波形。在圖2中，td為送絲電機(jī)電樞繞組儲(chǔ)存能量釋放時(shí)間，在此時(shí)間段，送絲電機(jī)兩端的電壓接近于零，理論上，在采樣時(shí)，應(yīng)避免采樣值包括此時(shí)間段的電壓。te時(shí)間段為送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)段，理論上，反饋采樣在此時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。在一種現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)送絲電機(jī)電壓進(jìn)行全周期采樣來(lái)作為送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速的反饋量，因送絲電機(jī)的轉(zhuǎn)速與送絲電機(jī)電壓并不是在所有情況下都是正比關(guān)系。所以，在該方式中，電網(wǎng)電壓、送絲阻力擾動(dòng)以及送絲電機(jī)控制線加長(zhǎng)對(duì)送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響還很大，進(jìn)而影響焊接過(guò)程的穩(wěn)定性，影響焊接質(zhì)量。
另外，在李中友等的“送絲電機(jī)電動(dòng)勢(shì)取樣反饋轉(zhuǎn)速控制技術(shù)的研究”(山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2002年4月，第32卷第2期)中提到了采樣應(yīng)該在te時(shí)間段進(jìn)行，并給出了如圖1所示的電路結(jié)構(gòu)圖。但該文獻(xiàn)沒(méi)有考慮td的變化，即只是將td時(shí)間段作為不變的常量，以td時(shí)間作為對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)采樣的延時(shí)時(shí)間，即在t1時(shí)刻開(kāi)始，延時(shí)td時(shí)間后對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣。實(shí)際上，對(duì)于同一電機(jī)，在電機(jī)負(fù)載力不變的情況下，td時(shí)間段是不變的常量，但當(dāng)電機(jī)負(fù)載力變化時(shí)，td時(shí)間段是變化的，因此，將td時(shí)間段作為不變的常量來(lái)作為采樣控制的延時(shí)時(shí)間，并不能在電機(jī)負(fù)載力變化時(shí)準(zhǔn)確對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣，而送絲電機(jī)在實(shí)際工作中，由于各種因素的影響，其負(fù)載力是不斷變化的，所以，在該方式中，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)勢(shì)的準(zhǔn)確采樣，送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速受送絲阻力擾動(dòng)以及送絲電機(jī)控制線加長(zhǎng)的影響還很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種用于送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的送絲調(diào)速系統(tǒng)和方法，使得即使在存在電網(wǎng)電壓波動(dòng)，或者送絲阻力變化的情況下，也能準(zhǔn)確的調(diào)整送絲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，達(dá)到送絲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的穩(wěn)定。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于控制送絲電機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)，包括調(diào)制裝置、移相裝置、采樣控制裝置、采樣保持裝置、反饋調(diào)整裝置、調(diào)節(jié)裝置、啟動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置；其中，所述調(diào)制裝置，其輸入端與調(diào)節(jié)裝置輸出端連接，第一輸出端與移相裝置的輸入端連接，第二輸出端與采樣控制裝置的第一控制端連接，控制端與啟動(dòng)裝置的第三輸出端連接，用于輸出調(diào)制信號(hào)；所述移相裝置，其輸入端與調(diào)制裝置的第一輸出端連接，輸出端與啟動(dòng)裝置的輸入端、采樣控制裝置的第二控制端和采樣保持電路的第二輸入端連接，用于將調(diào)制裝置的輸出脈沖移相固定相位并反相；所述的采樣控制裝置，其第一控制端與調(diào)制裝置的第二輸出端連接，第二控制端與移相裝置的輸出端連接，輸出端與采樣保持裝置的控制端連接，用于輸出采樣控制脈沖；所述采樣保持裝置，其控制端與采樣控制裝置的輸出端連接，第一輸入端與送絲電機(jī)連接，第二輸入端與移相裝置的輸出端連接，輸出端與反饋調(diào)整裝置的輸入端連接，用于在采樣控制裝置輸出控制脈沖時(shí)，對(duì)送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣并保持所采集的信號(hào)；所述反饋調(diào)整裝置，其輸入端與采樣保持裝置輸出端連接，輸出端與調(diào)節(jié)裝置的輸入端連接，用于反饋信號(hào)的運(yùn)算；所述調(diào)節(jié)裝置，其第一輸入端與指令信號(hào)連接，第二輸入端與反饋調(diào)整裝置輸出端連接，輸出端與調(diào)制裝置輸入端連接，用于指令信號(hào)與所述采樣保持信號(hào)的誤差放大及調(diào)節(jié)；所述驅(qū)動(dòng)裝置，其第一及第二控制端與啟動(dòng)裝置的第一及第二控制端連接，輸出端與送絲電機(jī)連接，用于依據(jù)移相裝置輸出的脈沖信號(hào)對(duì)送絲電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；所述啟動(dòng)裝置，其輸入端與移相裝置的輸出端連接，第一及第二輸出端與驅(qū)動(dòng)裝置的第一及第二控制端連接，第三輸出端與調(diào)制裝置的控制端相連，用于控制調(diào)制裝置及驅(qū)動(dòng)裝置的工作狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方法，提供了一種用于送絲調(diào)速系統(tǒng)的送絲調(diào)速方法，所述送絲調(diào)速系統(tǒng)包括調(diào)制裝置、移相裝置、采樣控制裝置、采樣保持裝置、反饋調(diào)整裝置、調(diào)節(jié)裝置，啟動(dòng)裝置，所述方法包括以下步驟啟動(dòng)裝置啟動(dòng)，調(diào)節(jié)裝置輸出調(diào)制信號(hào)；由移相裝置將調(diào)制裝置輸出的調(diào)制信號(hào)移相固定相位并反相；在由調(diào)制裝置輸出的脈沖信號(hào)的下降沿對(duì)采樣控制電路進(jìn)行觸發(fā)，使其輸出觸發(fā)脈沖；在移相裝置輸出信號(hào)的上升沿，觸發(fā)脈沖結(jié)束，控制送絲電機(jī)導(dǎo)通；在移相裝置輸出信號(hào)的下降沿，控制送絲電機(jī)關(guān)斷；在所述觸發(fā)脈沖的上升沿輸出采樣控制脈沖，所述采樣控制脈沖對(duì)送絲電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣，所述采樣被保持并被反饋到反饋調(diào)整電路；所述反饋調(diào)整電路將采樣保持信號(hào)處理后輸入到調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置根據(jù)該信號(hào)和指令信號(hào)控制調(diào)制裝置輸出的調(diào)制信號(hào)，從而形成閉環(huán)負(fù)反饋。
因此，本發(fā)明的用于送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的送絲調(diào)速系統(tǒng)，即使存在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者送絲阻力變化，采集的反饋量也能準(zhǔn)確反映送絲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，從而可以準(zhǔn)確的調(diào)整送絲電機(jī)的電機(jī)電壓，進(jìn)而調(diào)整送絲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，達(dá)到送絲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的穩(wěn)定。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明圖1是現(xiàn)有技術(shù)的送絲調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是送絲電機(jī)電壓信號(hào)圖。
圖3是本發(fā)明的送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反饋采樣時(shí)序圖。
圖4是本發(fā)明的送絲調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明的送絲調(diào)速系統(tǒng)控制時(shí)序圖。
圖6A本發(fā)明的送絲調(diào)速系統(tǒng)原理圖的一部分。
圖6B本發(fā)明的送絲調(diào)速系統(tǒng)原理圖的另一部分圖7是本發(fā)明的送絲電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)采樣及保持波形圖。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D3的送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反饋采樣控制時(shí)序，說(shuō)明本發(fā)明的送絲采樣方法。
送絲電機(jī)工作時(shí)，在其供電電源切斷期間，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與其轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系。因此，準(zhǔn)確的采樣電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，就可準(zhǔn)確的反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速。送絲電機(jī)兩端的電壓波形如圖2所示。該送絲電機(jī)電壓波形中存在td和te時(shí)間段。td時(shí)間段為送絲電機(jī)電樞繞組儲(chǔ)存能量釋放時(shí)間，在此時(shí)間段，送絲電機(jī)兩端的電壓接近于零，在反饋采樣時(shí)，應(yīng)避免采樣值包括此時(shí)間段的電壓。te時(shí)間段為送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)段，反饋采樣在此時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。
送絲電機(jī)工作時(shí)，td時(shí)間段隨送絲阻力的變化而不斷變化，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)te時(shí)間段相應(yīng)發(fā)生變化，不論te時(shí)間段變?yōu)槎喽?，但一定存該時(shí)間段，所以在te時(shí)間段結(jié)束前，即tp時(shí)間段對(duì)送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行脈沖采樣，采樣時(shí)間tp應(yīng)控制的盡量小，與電機(jī)電壓信號(hào)的周期相比非常小。脈沖采樣完成時(shí)，即t1時(shí)刻開(kāi)始延時(shí)tf后向送絲電機(jī)輸出能量，理論上tf可以為零，考慮電路工作時(shí)響應(yīng)延時(shí)，在采樣脈沖不會(huì)誤采送絲電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓的條件下，tf時(shí)間越小越好。減小tp和tf時(shí)間，就提高了抗感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)段te變動(dòng)的影響，即不受送絲電機(jī)負(fù)載變化時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)段，即te時(shí)間段變化的影響，進(jìn)而準(zhǔn)確的反映送絲電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后對(duì)所采樣的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持后作為送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整的反饋量。
所述的在tp時(shí)間段對(duì)送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行脈沖采樣，包括，直接在tp時(shí)間段對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣，即采樣一次完成；或者，在td+te時(shí)間段對(duì)送絲電機(jī)兩端電壓進(jìn)行第一次采樣，經(jīng)過(guò)隔離電路后，在tp時(shí)間段對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)再進(jìn)行脈沖采樣。
另外，對(duì)送絲電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣的信號(hào)在一個(gè)送絲電機(jī)信號(hào)周期內(nèi)可以有多個(gè)脈沖。
下面參照?qǐng)D4、5以及圖6A和6B說(shuō)明本發(fā)明的送絲調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及控制思想。
如圖4和圖6A和6B所示，本發(fā)明的送絲調(diào)速系統(tǒng)包括調(diào)制裝置、移相裝置、采樣控制裝置、采樣保持裝置、反饋調(diào)整裝置、調(diào)節(jié)裝置、啟動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置；其中，所述調(diào)制裝置，其輸入端與調(diào)節(jié)裝置輸出端連接，第一輸出端與移相裝置的輸入端連接，第二輸出端與采樣控制裝置的第一控制端連接，用于輸出脈寬調(diào)制信號(hào)；所述的移相裝置，其輸入端與調(diào)制裝置的第一輸出端連接，輸出端與啟動(dòng)裝置的輸入端、采樣控制裝置的第二控制端和采樣保持電路的第二輸入端連接，用于將調(diào)制裝置的輸出脈沖移相并反相；所述的采樣控制裝置，其第一控制端與調(diào)制裝置的第二輸出端連接，第二控制端與移相裝置的輸出端連接，輸出端與采樣保持裝置的控制端連接，用于控制采樣保持裝置的采樣時(shí)間；所述采樣保持裝置，其控制端與采樣控制裝置的輸出端連接，第一輸入端與送絲電機(jī)連接，第二輸入端與移相裝置的輸出端連接，輸出端與反饋調(diào)整裝置的輸入端連接，用于在采樣控制裝置輸出控制脈沖時(shí)，對(duì)送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣并保持所采集的信號(hào)；所述反饋調(diào)整裝置，其輸入端與采樣保持裝置輸出端連接，輸出端與調(diào)節(jié)裝置的輸入端連接，用于反饋信號(hào)的運(yùn)算；所述的調(diào)節(jié)裝置，其正輸入端與指令信號(hào)連接，負(fù)輸入端與反饋調(diào)整裝置輸出端連接，輸出端與調(diào)制裝置輸入端連接，用于指令信號(hào)與所述采樣保持信號(hào)的誤差放大及調(diào)節(jié)；所述驅(qū)動(dòng)裝置，其第一及第二控制端與啟動(dòng)裝置的第一及第二控制端連接，輸出端與送絲電機(jī)連接，用于依據(jù)移相裝置輸出的脈沖信號(hào)對(duì)送絲電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；所述啟動(dòng)裝置，其輸入端與移相裝置的輸出端連接，第一及第二輸出端與驅(qū)動(dòng)裝置的第一及第二控制端連接，第三控制端與調(diào)制裝置的及，用于控制調(diào)制裝置及驅(qū)動(dòng)裝置的工作狀態(tài)。
啟動(dòng)裝置ON時(shí)，移相裝置的輸出與調(diào)制裝置的控制端連通，同時(shí)，調(diào)制裝置依據(jù)調(diào)節(jié)裝置的輸出信號(hào)輸出相應(yīng)的脈沖信號(hào)。所述脈沖信號(hào)輸入到移相裝置，移相裝置對(duì)此脈沖信號(hào)移相和反相后輸出，控制驅(qū)動(dòng)裝置的工作。移相裝置輸入脈沖為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置ON，向送絲電機(jī)提供能量，移相裝置輸出低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置OFF，停止向送絲電機(jī)輸出能量。在調(diào)制裝置輸出脈沖由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，控制觸發(fā)裝置，使觸發(fā)裝置輸出的觸發(fā)信號(hào)由低電平變高電平，所述觸發(fā)裝置輸出脈沖的上升沿對(duì)脈沖形成裝置進(jìn)行觸發(fā)，使脈沖形成裝置輸出采樣控制脈沖信號(hào)，此脈沖信號(hào)的脈沖寬度固定，在觸發(fā)信號(hào)下降沿到來(lái)前，即驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通前，已完成脈沖輸出，即由高電平變?yōu)榈碗娖?；如觸發(fā)信號(hào)下降沿發(fā)生在脈沖形成裝置輸出高電平期間，說(shuō)明驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)始導(dǎo)通，則強(qiáng)制脈沖形成裝置復(fù)位，即輸出低電平，防止誤采樣。移相裝置輸出脈沖作為觸發(fā)裝置的另一控制信號(hào)，在移相裝置輸出脈沖上升沿時(shí)，使觸發(fā)信號(hào)輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?。脈沖形成裝置依據(jù)觸發(fā)裝置輸出信號(hào)控制，輸出高電平脈沖時(shí)(td時(shí)間)，控制采樣保持裝置在此時(shí)間段(td)對(duì)送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣，采樣結(jié)束后，延時(shí)tf時(shí)間后，驅(qū)動(dòng)裝置依據(jù)移相裝置輸出的控制向送絲電機(jī)提供能量。所述的tf時(shí)間是防止采樣時(shí)發(fā)生對(duì)送絲電機(jī)能量輸出段誤采樣，此時(shí)間段依據(jù)電路響應(yīng)時(shí)間設(shè)定，如電路響應(yīng)時(shí)間理論上為零時(shí)，tf時(shí)間就可設(shè)定為零。
當(dāng)指令信號(hào)固定時(shí)，理論上，送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速就應(yīng)為一不變值。當(dāng)送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就相應(yīng)發(fā)生變化，采樣保持的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反饋量相應(yīng)變化，調(diào)節(jié)裝置依據(jù)反饋量的變化調(diào)整輸出電平的高低，控制調(diào)制裝置輸出脈沖的變化，進(jìn)而調(diào)整驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)通時(shí)間，調(diào)整向送絲電機(jī)的能量提供，穩(wěn)定送絲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
下面參照附圖5、附圖6和附圖7具體說(shuō)明送絲調(diào)速系統(tǒng)的工作。
所述的送絲調(diào)速系統(tǒng)包括調(diào)制裝置，包括IC2、電容C6、電阻R18，用于依據(jù)調(diào)節(jié)裝置的輸出信號(hào)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)；移相裝置，用于調(diào)制裝置輸出脈沖的移相及反相，其輸出信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作及采樣控制裝置中觸發(fā)裝置的復(fù)；采樣控制裝置，包括觸發(fā)裝置和脈沖形成裝置，用于采樣保持裝置的采樣時(shí)間控制；采樣保持裝置，包括光耦PC3、開(kāi)關(guān)管Q8、運(yùn)放IC4B和IC5A、隔離電路、第一電子開(kāi)關(guān)IC6C、電容C7、第一門(mén)電路IC7A，用于依據(jù)采樣控制裝置輸出采樣控制脈沖時(shí)，對(duì)送絲電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行脈沖采樣；驅(qū)動(dòng)裝置，包括驅(qū)動(dòng)電路和制動(dòng)電路。所述的驅(qū)動(dòng)電路，包括隔離光耦PC1、第一開(kāi)關(guān)管Q4，用于向送絲電機(jī)輸出能量，調(diào)整送絲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度；所述的制動(dòng)電路，包括隔離光耦PC2、第二開(kāi)關(guān)管Q5，用于送絲電機(jī)制動(dòng)；當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Q4導(dǎo)通且第二開(kāi)關(guān)管Q5截止時(shí)送絲電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；第一開(kāi)關(guān)管Q4截止且第二開(kāi)關(guān)管Q5導(dǎo)通時(shí)送絲電機(jī)制動(dòng)；啟動(dòng)裝置，包括電子開(kāi)關(guān)IC6A和IC6B、開(kāi)關(guān)管Q1和Q3、門(mén)電路IC7B和IC7D構(gòu)成，用于控制調(diào)制裝置及驅(qū)動(dòng)裝置的工作狀態(tài)；另外，所述送絲調(diào)速系統(tǒng)還包括反饋信號(hào)調(diào)整裝置、調(diào)節(jié)裝置、驅(qū)動(dòng)電源。其中，所述驅(qū)動(dòng)電源與驅(qū)動(dòng)電路連接，驅(qū)動(dòng)第一開(kāi)關(guān)管Q4。
指令信號(hào)，即送絲電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度大小的控制信號(hào)，為可變的直流電壓信號(hào)；所述指令信號(hào)和反饋調(diào)整裝置的輸出端連接到調(diào)節(jié)裝置的輸入端，控制調(diào)節(jié)裝置輸出信號(hào)的大小；調(diào)節(jié)裝置的輸出端連接到調(diào)制裝置的控制端，即IC2的3腳，控制調(diào)制裝置的輸出脈沖寬度。
當(dāng)啟動(dòng)裝置的控制端SW為高電平時(shí)，制動(dòng)電路中的開(kāi)關(guān)管Q7的控制極為低電平，開(kāi)關(guān)管Q7截止，光耦PC2導(dǎo)通，用于送絲電機(jī)的制動(dòng)的第二開(kāi)關(guān)管Q5截止，同時(shí)，啟動(dòng)調(diào)制裝置，IC2的11腳輸出脈沖信號(hào)(參照附圖5的調(diào)制裝置輸出波形)，此脈沖信號(hào)經(jīng)移相裝置輸入到啟動(dòng)裝置的輸入端，通過(guò)啟動(dòng)裝置控制開(kāi)關(guān)管Q6的導(dǎo)通與截止，進(jìn)而控制光耦PC1導(dǎo)通與截止，當(dāng)光耦PC1導(dǎo)通時(shí)，驅(qū)動(dòng)電源輸出電壓經(jīng)光耦PC1和電阻R61、電阻R62回到驅(qū)動(dòng)電源，第一開(kāi)關(guān)管Q4的柵極(Q4-G)與源極(Q4-S)間產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓，使第一開(kāi)關(guān)管Q4導(dǎo)通，送絲電機(jī)電源電壓加到送絲電機(jī)上，為送絲電機(jī)提供能量；反之，當(dāng)光耦PC1截止時(shí)，第一開(kāi)關(guān)管Q4的柵極(Q4-G)與源極(Q4-S)間電壓為零，第一開(kāi)關(guān)管Q4截止，送絲電機(jī)的電源電壓被切斷，停止向送絲電機(jī)提供能量。通過(guò)控制第一開(kāi)關(guān)管Q4的導(dǎo)通與截止時(shí)間，就可以控制送絲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能量供給時(shí)間，進(jìn)而控制送絲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
在移相裝置輸出低電平期間，驅(qū)動(dòng)裝置OFF，不向送絲電機(jī)提供能量。移相裝置輸出與第一門(mén)電路IC7A的2腳連接，所述移相裝置輸出脈沖為低電平時(shí)，第一門(mén)電路IC7A的3腳輸出高平，使采樣保持電路中的光耦PC3導(dǎo)通，進(jìn)而使開(kāi)關(guān)管Q8導(dǎo)通，對(duì)送絲電機(jī)兩端電壓進(jìn)行第一次采樣(參照附圖7第一采樣波形)。
在IC2的11腳輸出脈沖的同時(shí)，IC2的8腳也輸出相同的脈沖信號(hào)(參照附圖5的調(diào)制裝置輸出波形)，在輸出脈沖的下降沿，對(duì)采樣控制裝置中的觸發(fā)裝置進(jìn)行觸發(fā)，使觸發(fā)裝置輸出觸發(fā)脈沖(參照附圖5的觸發(fā)裝置輸出波形)，在所述觸發(fā)脈沖的上升沿，觸發(fā)采樣控制裝置中的脈沖形成裝置，使脈沖形成裝置輸出采樣控制脈沖信號(hào)(參照附圖5的脈沖形成裝置輸出波形)，所述采樣控制脈沖控制第一電子開(kāi)關(guān)IC6C工作，對(duì)經(jīng)過(guò)隔離電路后的第一次采樣波形進(jìn)行第二次采樣(在tp時(shí)間段)，即對(duì)送絲電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣(參照附圖7的第二采樣波形)。采樣的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過(guò)包括電容C7、運(yùn)放IC5A的保持電路后，將采樣保持的反饋量(參照附圖7的采樣保持波形)輸入到反饋調(diào)整裝置。反饋調(diào)整裝置對(duì)采樣保持的反饋值平滑、放大等處理后，輸入到調(diào)節(jié)裝置的負(fù)輸入端，使調(diào)節(jié)裝置依據(jù)其正負(fù)輸入信號(hào)，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制調(diào)制裝置的輸出脈沖。這樣就構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)。
另外，用于驅(qū)動(dòng)送絲電機(jī)的第一開(kāi)關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)電源可以采用獨(dú)立的電源，保障第一開(kāi)關(guān)管Q4快速、穩(wěn)定、可靠的工作。
下面進(jìn)一步介紹送絲調(diào)速的過(guò)程。當(dāng)指令信號(hào)一定時(shí)，理論上，送絲電機(jī)就應(yīng)該以一固定的旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定不變。如果因電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者送絲阻力變化導(dǎo)致送絲速度降低時(shí)，送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相應(yīng)降低，采樣保持裝置采集的反饋量相應(yīng)減小，輸入到調(diào)節(jié)裝置輸入端的信號(hào)減小，使調(diào)節(jié)裝置的輸出減小，輸入到調(diào)制裝置的控制端IC2的3腳的信號(hào)減小，使調(diào)制裝置的輸出，即IC2的8腳、11腳輸出的脈沖寬度減小，移相裝置輸出脈沖寬度增加，驅(qū)動(dòng)裝置開(kāi)通時(shí)間加長(zhǎng)，進(jìn)而使第一開(kāi)關(guān)管Q4的導(dǎo)通時(shí)間增加，使送絲電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加；反之，如果因電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者送絲阻力變化導(dǎo)致送絲速度增加時(shí)，送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相應(yīng)增加，采樣保持裝置采集的反饋量相應(yīng)增加，輸入到調(diào)節(jié)裝置的信號(hào)增加，經(jīng)調(diào)節(jié)裝置后輸入到調(diào)制裝置的控制端IC2的3腳，使調(diào)制裝置的輸出，即IC2的8腳、11腳輸出的脈沖寬度增加，移相裝置輸出脈沖寬度減小，使驅(qū)動(dòng)裝置開(kāi)通時(shí)間減小，進(jìn)而使第一開(kāi)關(guān)管Q4的導(dǎo)通時(shí)間減小，使送絲電機(jī)的轉(zhuǎn)速減小；這樣就可以穩(wěn)定送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明的調(diào)制電路、采樣保持電路和驅(qū)動(dòng)電路不限于圖6中所示的具體電路。
本發(fā)明的送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速控制調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)制裝置可以是PWM(脈寬調(diào)制)裝置或者PFM(脈沖頻率調(diào)制)裝置。
送絲電機(jī)在工作過(guò)程中，不論是電網(wǎng)電壓波動(dòng)、送絲阻力變化，還是送絲電機(jī)控制線加長(zhǎng)，都可以對(duì)反映送絲電機(jī)轉(zhuǎn)速的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確采樣，進(jìn)而及時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)整調(diào)制裝置的輸出脈沖輸出，快速改變送絲電機(jī)的電機(jī)電壓，穩(wěn)定送絲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
權(quán)利要求
1.一種用于控制送絲電機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)，包括調(diào)制裝置、移相裝置、采樣控制裝置、采樣保持裝置、反饋調(diào)整裝置、調(diào)節(jié)裝置、啟動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置；其中，所述調(diào)制裝置，其輸入端與調(diào)節(jié)裝置輸出端連接，第一輸出端與移相裝置的輸入端連接，第二輸出端與采樣控制裝置的第一控制端連接，控制端與啟動(dòng)裝置的第三輸出端連接，用于輸出調(diào)制信號(hào)；所述移相裝置，其輸入端與調(diào)制裝置的第一輸出端連接，輸出端與啟動(dòng)裝置的輸入端、采樣控制裝置的第二控制端和采樣保持電路的第二輸入端連接，用于將調(diào)制裝置的輸出脈沖移相固定相位并反相；所述的采樣控制裝置，其第一控制端與調(diào)制裝置的第二輸出端連接，第二控制端與移相裝置的輸出端連接，輸出端與采樣保持裝置的控制端連接，用于輸出采樣控制脈沖；所述采樣保持裝置，其控制端與采樣控制裝置的輸出端連接，第一輸入端與送絲電機(jī)連接，第二輸入端與移相裝置的輸出端連接，輸出端與反饋調(diào)整裝置的輸入端連接，用于在采樣控制裝置輸出控制脈沖時(shí)，對(duì)送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣并保持所采集的信號(hào)；所述反饋調(diào)整裝置，其輸入端與采樣保持裝置輸出端連接，輸出端與調(diào)節(jié)裝置的輸入端連接，用于反饋信號(hào)的運(yùn)算；所述調(diào)節(jié)裝置，其第一輸入端與指令信號(hào)連接，第二輸入端與反饋調(diào)整裝置輸出端連接，輸出端與調(diào)制裝置輸入端連接，用于指令信號(hào)與所述采樣保持信號(hào)的誤差放大及調(diào)節(jié)；所述驅(qū)動(dòng)裝置，其第一及第二控制端與啟動(dòng)裝置的第一及第二控制端連接，輸出端與送絲電機(jī)連接，用于依據(jù)移相裝置輸出的脈沖信號(hào)對(duì)送絲電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；所述啟動(dòng)裝置，其輸入端與移相裝置的輸出端連接，第一及第二輸出端與驅(qū)動(dòng)裝置的第一及第二控制端連接，第三輸出端與調(diào)制裝置的控制端相連，用于控制調(diào)制裝置及驅(qū)動(dòng)裝置的工作狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的送絲調(diào)速系統(tǒng)，其中所述調(diào)制裝置是脈寬調(diào)制裝置或者脈沖頻率調(diào)制裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的送絲調(diào)速系統(tǒng)，其中，所述采樣控制裝置的特征在于采樣控制脈沖在調(diào)制信號(hào)的下降沿被觸發(fā)，并保持固定時(shí)間段(tp)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的送絲調(diào)速系統(tǒng)，其中，所述采樣控制裝置包括觸發(fā)裝置，其兩個(gè)控制端作為采用控制電路的兩個(gè)控制端，當(dāng)調(diào)制信號(hào)的下降沿對(duì)脈沖發(fā)生裝置輸出觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖在移相裝置的輸出信號(hào)的上升沿結(jié)束；脈沖發(fā)生裝置，在觸發(fā)裝置輸出觸發(fā)脈沖的上升沿進(jìn)行觸發(fā)，輸出定脈寬(tp)采樣控制脈沖；
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的送絲調(diào)速系統(tǒng)，其特征還在于采樣保持裝置依據(jù)采樣控制裝置輸出先進(jìn)行采樣保持，然后，驅(qū)動(dòng)裝置中驅(qū)動(dòng)電路ON，向送絲電機(jī)提供能量；
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的送絲調(diào)速系統(tǒng)，其中所述采樣保持裝置包括第一采樣電路，包括第三光耦(PC3)、開(kāi)關(guān)管(Q8)、運(yùn)放(IC4B)；隔離電路，包括運(yùn)放、光耦；第二采樣及保持電路，包括第一電子開(kāi)關(guān)(IC6C)、運(yùn)放(IC5A)、電容(C7)；第一門(mén)電路(IC7A)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的送絲調(diào)速系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電路，包括隔離光耦(PC1)、第一開(kāi)關(guān)管(Q4)；制動(dòng)電路，包括隔離光耦(PC2)、第二開(kāi)關(guān)管(Q5)；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的送絲調(diào)速系統(tǒng)，其中，所述第一開(kāi)關(guān)管(Q4)的驅(qū)動(dòng)電源為獨(dú)立電源；
8.如權(quán)利要求1或2所述的送絲調(diào)速系統(tǒng)，其中，所述采樣控制裝置在一個(gè)送絲電機(jī)信號(hào)周期輸出多個(gè)采樣脈沖。
9.如權(quán)利要求1或2所述的送絲調(diào)速系統(tǒng)，所述采樣控制脈沖的寬度與電機(jī)電壓信號(hào)的周期相比很小。
10.一種用于送絲調(diào)速系統(tǒng)的送絲調(diào)速方法，所述送絲調(diào)速系統(tǒng)包括調(diào)制裝置、移相裝置、采樣控制裝置、采樣保持裝置、反饋調(diào)整裝置、調(diào)節(jié)裝置，啟動(dòng)裝置，所述方法包括以下步驟啟動(dòng)裝置啟動(dòng)，調(diào)節(jié)裝置輸出調(diào)制信號(hào)；由移相裝置將調(diào)制裝置輸出的調(diào)制信號(hào)移相固定相位并反相；在由調(diào)制裝置輸出的脈沖信號(hào)的下降沿對(duì)采樣控制電路進(jìn)行觸發(fā)，使其輸出觸發(fā)脈沖；在移相裝置輸出信號(hào)的上升沿，觸發(fā)脈沖結(jié)束，控制送絲電機(jī)導(dǎo)通；在移相裝置輸出信號(hào)的下降沿，控制送絲電機(jī)關(guān)斷；在所述觸發(fā)脈沖的上升沿輸出采樣控制脈沖，所述采樣控制脈沖對(duì)送絲電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣，所述采樣被保持并被反饋到反饋調(diào)整電路；所述反饋調(diào)整電路將采樣保持信號(hào)處理后輸入到調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置根據(jù)該信號(hào)和指令信號(hào)控制調(diào)制裝置輸出的調(diào)制信號(hào)，從而形成閉環(huán)負(fù)反饋。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中由所述調(diào)制裝置輸出的調(diào)制信號(hào)是脈寬調(diào)制信號(hào)或者脈沖頻率調(diào)制信號(hào)。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其中采樣控制信號(hào)是固定脈寬的。
13.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其中在一個(gè)電機(jī)電壓信號(hào)周期內(nèi)輸出多個(gè)采樣脈沖。
14.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其中如果觸發(fā)脈沖下降沿發(fā)生在采樣控制脈沖的高電平期間，則將采樣控制脈沖強(qiáng)制為低電平。
15.如權(quán)利要求10或11所述的方法，所述采樣控制脈沖的寬度與電機(jī)電壓信號(hào)的周期相比很小。
全文摘要
一種用于控制送絲電機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法和調(diào)速系統(tǒng)，包括采樣保持裝置，用于在采樣控制裝置輸出控制脈沖時(shí)，對(duì)送絲電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣并保持所采集的信號(hào)；調(diào)節(jié)裝置，用于指令信號(hào)與所述采樣保持信號(hào)進(jìn)行誤差放大；調(diào)制裝置，用于輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，這些信號(hào)用于依據(jù)調(diào)節(jié)裝置的輸出信號(hào)控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的輸出；驅(qū)動(dòng)裝置，用于依據(jù)調(diào)制裝置輸出的脈沖信號(hào)對(duì)送絲電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；采樣控制裝置，用于在驅(qū)動(dòng)裝置向送絲電機(jī)提供能量的前一時(shí)刻，輸出采樣控制脈沖信號(hào)；啟動(dòng)裝置，用于控制調(diào)制裝置及驅(qū)動(dòng)裝置的工作狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02P7/06GK101051808SQ20061007331
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者翟玉喜, 郭懷書(shū) 申請(qǐng)人:唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司