專利名稱：一種電磁調速電機控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及調速控制器，尤其適用于控制電磁調速電機。
背景技術：
在許多自動控制系統中，幾乎都要求對電力拖動的執行電機進行調速，因此，調速電機是自動控制系統中非常關鍵和重要的元件之一。目前廣泛應用的電機調速方式有①交流變頻調速電機，②直流調速電機，③電磁調速電機，④步進電機，⑤伺服電機等。其中電磁調速電機由于可以實現恒轉矩無級調速，調速范圍寬(可達10∶1～20∶1)，結構簡單，維護方便，尤其是比其他調速電機具有更低廉的價格，而深受用戶的歡迎；在國外，在調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等自動檢測領域，采用交流變頻調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熱燒毀而直流調速電機的控制系統復雜，造價昂貴，效能低，因此在自動檢測系統中，采用電磁調速電機是較為理想的。
但是，目前國內電磁調速電機是廣泛采用JDIA型調速電機控制器控制YCT型調速電機，其控制器大多是出于原機械部全國統一設計。要求每次開機時從零開始緩慢調速至給定速度，停機時要將速度設定調歸零，否則，轉速給定電位器不置零，則在全負荷、全速啟動時產生很大沖擊電流，也會對傳動機械產生很大的沖擊。這種對人工操作的高要求很不適合自動控制系統的程序控制，而且，也有必要采用微機或數字控制或調節器對速度給定單元實現遠程調節。
發明內容
本實用新型提供一種從零啟動逐步達到給定轉速進入穩態和用微機控制給定環節的電磁調速電機控制器。
本實用新型提供的電磁調速電機控制器，包括電源部分、給定電路、比較器、移相觸發電路、轉速顯示器、速度負反饋環節、主回路，將給定的速度模擬量輸入移相觸發電路，移相觸發電路觸發主回路驅動電磁調速電機，測速負反饋環節將測得的實際速度輸到轉速顯示電路顯示，另一方面以模擬量輸到比較器與給定速度的模擬量相比較，該差值反饋到移相觸發電路。其特征在于在給定電路與比較器之間加有微分環節，使電磁調速電機從零啟動逐步達到給定轉速進入穩態，實現調速電機的軟啟動。
所述電磁調速電機控制器中的給定環節是由微機通過D/A轉換器件控制的，以便實現自動化控制。
所述電磁調速電機控制器的D/A轉換器件是添加在電路板上的分壓權電阻網絡及反相器和雙向模擬開關，微機的邏輯值通過模擬開關接通或斷開電阻網絡中的分壓權電阻，從而改變輸出電壓來進行D/A轉換。
所述電磁調速電機控制器的分壓權電阻網絡是兩組串聯的等比級數的電阻，級數的等比為2，用微機的邏輯值通過模擬開關串聯或短路第一組中的分壓權電阻，同時經反相器和模擬開關相應地短路或串聯第二組中分壓權電阻，以改變輸出電壓來實現D/A轉換。
本實用新型提供的電磁調速電機控制器的優點在于電磁調速電機的價格和維護費用都很低，再通過對電磁調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。這樣在廣泛的應用領域有較大的實用價值，將實現良好的經濟效益。
圖1是電磁調速電機控制器的原有電路原理圖；圖2是電磁調速電機控制器的原有原理方框圖；圖3是電磁調速電機控制器分壓權電阻網絡圖；圖4是電磁調速電機控制器給定電路和微分環節原理圖。
具體實施方式
本電磁調速電機控制器包括原有的電源部分、給定電路、比較器、移相觸發電路、轉速顯示電路、測速負反饋環節、主回路和新增加的微分電路和微機DA轉換電路。本電磁調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、保險絲加到主回路、電源變壓器和氖燈上，電源變壓器產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電壓經整流電橋Z3變成直流電壓，再經7815加到相同的兩組分壓權電阻R、2R、22R、23R、24R、25R、26R、27R(相當于原電位計W1)(見圖3)上。
微機并行端口輸出8位與給定轉速信號電壓相對應的數字D00～D07操作模擬開關芯片4066，并通過反相器芯片4069產生相反的數字D00～D07操作模擬開關芯片4066(見圖3)。圖3中Ui為電壓源，兩組20R～27R為分壓權電阻。D00～D07為調速電壓數字信號輸入，是由微機端口輸出的8位數字信號，Di∈{0，1}。調速控制輸出的大小A是以二進制數表示A＝D07×27+D06×26+…+D00×20(1)將8位數字信號D00～D07及分別反相后的信號D00～D07接至8個雙向模擬開關，使一對相同的分壓權電阻其中一個接入(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，K＝Ui/(27+26+…+20)＝Ui/255 (3)適當選擇R值，則可使輸出電壓Uo滿足調速電壓要求。將Uo加到二極管D14上就實現了系統的硬件部分。給定環節將給定的速度模擬量輸入比較器。
比較器的電源電壓～10V經整流器Z2整流、穩壓管WD1穩壓、電位計W4分壓、加到晶體管BG2的集電極上，由給定環節來的信號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到移相觸發電路。
移相觸發電路的電源電壓～5V經半波濾波整流器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變壓器MB2耦合輸出，輸到主回路。
主回路包括電位計RY、電阻R9、電容C10和可控硅，可控硅受移相觸發電路的輸出信號控制，觸發主回路接通轉差離合器，驅動電磁調速電機。
電磁調速電機輸出軸上裝有測速負反饋環節的測速發電機，測速發電機的電壓經三相整流電橋D1～D6整流、電容C9和電位計W3濾波，由轉速顯示器n測量電壓和顯示實際轉速；該電壓再經濾波器的電位計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為分壓權電阻網絡，E點是該網絡的輸出點。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，晶閘管導通角α不為零，輸出端有0～90V的突跳電壓加在電磁調速電機上(因測速反饋未加入時的開環放大倍數很大)，使電磁調速電機由某高于給定轉速逐步達到預定轉速。為克服這種大的啟動沖擊，在給定電路后加入微分環節。
微分環節(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速電機從零開始啟動，逐步達到給定轉速，當逐步達到穩態時，該部分電路不再起作用。為使啟動平穩，適當選擇大的電阻R10和電容C11。這樣就實現了調速電機的軟啟動。
經過加電阻R、模擬開關芯片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，就實現了微機控制的速度給定環節，使原有控制器適用于利用微機控制電磁調速電機速度的自動化的檢測系統中。
由于電磁調速電機的價格和維護費用都很低，再通過對電磁調速電機控制部分的改進，得到較理想的控制，使之運行可靠。這樣在它廣泛的應用領域有較大的實用價值，將實現良好的經濟效益。
權利要求1.一種電磁調速電機控制器，包括電源部分、給定電路、比較器、移相觸發電路、轉速顯示電路、測速負反饋環節、主回路，給定環節將給定的速度模擬量經比較器輸入移相觸發電路，移相觸發電路觸發主回路驅動電磁調速電機，測速負反饋環節將測得的實際速度一方面輸到轉速顯示器顯示，另一方面以模擬量輸到比較器與給定速度的模擬量相比較，該差值反饋到移相觸發電路，其特征在于；所述的給定電路與比較器之間加有微分環節。
2.按照權利要求1所述的電磁調速電機控制器，其特征在于所述的給定電路是由微機通過D/A轉換器件控制的。
3.按照權利要求2所述的電磁調速電機控制器，其特征在于所述的D/A轉換器件是電路板上的分壓權電阻網絡及反相器和雙向模擬開關。
4.按照權利要求3所述的電磁調速電機控制器，其特征在于所述的分壓權電阻網絡是兩組串聯的等比級數的電阻，級數的等比為2。
專利摘要本實用新型提供的電磁調速電機控制器，包括電源、給定環節、比較器、移相觸發電路、轉速顯示電路、速度負反饋環節、主回路，將給定的速度模擬量輸入移相觸發電路，移相觸發電路觸發主回路驅動電磁調速電機，測速負反饋環節將測得的實際速度，以模擬量輸到比較器與給定速度的模擬量相比較，該差值反饋到移相觸發電路，同時由轉速顯示電路顯示。其特征在于在給定電路與比較器之間加有微分環節，使電磁調速電機從零啟動逐步達到給定轉速進入穩態。其優點在于電磁調速電機的價格和維護費用都很低，再通過對電磁調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。這樣在它廣泛的應用領域有較大的實用價值，將實現良好的經濟效益。
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 優先權日2003年7月18日
發明者蔡桂喜, 馮瑋, 劉艷梅, 高俊武, 陳曦, 董瑞琪 申請人:中國科學院金屬研究所