專利名稱:直流電動(dòng)機(jī)脈沖調(diào)寬功率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)機(jī)功率傳感器,尤其是適用于PWM調(diào)制的直流伺服電動(dòng)機(jī)的功率檢測。
目前,已經(jīng)公開的電功率傳感器主要有二類(1)用電流信號(hào)和電壓信號(hào)的模擬量經(jīng)過模擬乘法器進(jìn)行運(yùn)算求值,輸出和被檢測功率成正比的電壓模擬信號(hào)的傳感器,如日本橫河株式會(huì)社生產(chǎn)的2885功率轉(zhuǎn)換器;(2)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器對電壓和電流信號(hào)進(jìn)行采樣,然后輸入到微處理器進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算,再把算得的功率值以數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)輸出,如中國發(fā)明專利公報(bào)一九九三年一月六日公開的“測量電功率和電能的方法及裝置”(公開號(hào)CN1067744A)即屬此類。但是,在測量PWM調(diào)制直流伺服電動(dòng)機(jī)的功率時(shí),第一類功率傳感器的輸出,實(shí)際上是電流信號(hào)對電壓脈沖信號(hào)幅值的線性調(diào)制,輸出信號(hào)必須經(jīng)過濾波才能得到實(shí)用的功率信號(hào)。由于模擬乘法器都不可避免地存在非線性誤差,而且在濾波過程中也濾掉了許多有用的動(dòng)態(tài)信息,因此用第一類傳感器檢測PWM調(diào)制的直流伺服電動(dòng)機(jī)的功率時(shí),不僅成本高,而且精度低。另一方面,由于PWM調(diào)制的電壓信號(hào)是高頻脈沖信號(hào),而第二類傳感器的采樣頻率較低,也不適合于PWM調(diào)制直流伺服電動(dòng)機(jī)的功率在線實(shí)時(shí)檢測。
本實(shí)用新型的目的在于,克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種簡單而有效的檢測PWM調(diào)制直流伺服電動(dòng)機(jī)功率的傳感器。
本實(shí)用新型是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的,它包括一個(gè)電壓耦合器1,電流耦合器2和脈沖調(diào)寬電路3。其中電壓耦合器1由分壓電阻R1、R2、光電耦合器CD及電阻R3組成,其輸入端圓形孔31貫通,另沿下長形鏈22之位置設(shè)一長形鏈4與數(shù)輸送鏈輪3相互嚙合,而該上長形鏈4之鏈軸41上側(cè)系分別樞設(shè)一軸承411,并藉由一呈
形之框架42將上長形鏈4所設(shè)之軸承411予以卡合,俾令軸承411沿框架42上側(cè)位置位移轉(zhuǎn)動(dòng)。
該數(shù)輸送鏈輪3上側(cè)系設(shè)有數(shù)載具5,該數(shù)載具5系呈一框體,其下側(cè)中央位置設(shè)有一中空支桿51,該中空支桿51內(nèi)緣系呈方形,可藉一上側(cè)呈方形柱61、下側(cè)呈圓形柱62之插銷6貫設(shè)于數(shù)載具5所設(shè)之中空支桿51內(nèi),該插銷6并自中空支桿51下側(cè)延伸而出,其上側(cè)方形柱61之一部分系卡制于數(shù)輸送鏈輪3上側(cè)方形孔32內(nèi),另沿下長形鏈22上側(cè)左右位置設(shè)二導(dǎo)軌7、8,藉以承載載具5之重量。
復(fù),于框架42開口端421之另側(cè)下方處可設(shè)一缺口422,該缺口422系可供一鏈輪9置入并同與上長形鏈4相互嚙合,該鏈輪9系受一馬達(dá)B所傳動(dòng)。
當(dāng)傳動(dòng)鏈輪21由馬達(dá)A傳動(dòng)時(shí),由馬達(dá)B停止,俾令鏈輪9所嚙合之上長形鏈4呈靜止?fàn)顟B(tài),該數(shù)傳動(dòng)鏈輪2則帶動(dòng)所嚙合之下長鏈22作一定路徑之位移,此時(shí)亦帶動(dòng)軸設(shè)于下長形鏈22上方數(shù)凸塊221之?dāng)?shù)輸送鏈輪3作同步位移,該數(shù)輸送鏈輪3位移時(shí)與因與上長形鏈4相互嚙合而作一旋轉(zhuǎn)(并參圖2、3),而卡制于數(shù)輸送鏈輪3上方之?dāng)?shù)載具5即于二導(dǎo)軌7、8上方隨之位移并旋轉(zhuǎn),而數(shù)載具5上側(cè)承載之工件C即可作一旋轉(zhuǎn)并位移之動(dòng)作。
再者,當(dāng)馬達(dá)A停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),則傳動(dòng)鏈輪21停止位移,即載具5呈定位狀態(tài),此時(shí)馬達(dá)B開始運(yùn)轉(zhuǎn)并帶動(dòng)鏈輪9,該鏈輪9亦<p>參看
圖1和圖2,第一固定板1和第二固定板2通常是兩組結(jié)構(gòu)相同的固定板,在圖中,它們均呈三層同軸階梯形結(jié)構(gòu),且這兩組固定板1和2如圖2所示呈相對方式設(shè)置。各組固定板均包括四塊直徑依次縮小的圓形夾板和階梯形圓形夾板3,4,5和6及3′,4′,5′和6′。各組固定板里相鄰兩塊夾板之間設(shè)有容納鋼絲繩端頭的徑向凹槽(未標(biāo)號(hào)),這些凹槽在各圓周上是對稱均勻分布的。在夾板3和4之間及夾板3′和4′之間的凹槽里分別固定安裝著第一重鋼絲繩7的兩端,第一重鋼絲繩7至少有3根以上,且它們的長度和直徑都相同。夾板3和4及夾板3′和4′分別通過若干平頭螺釘10被相互固定并由此夾定鋼絲繩7的端頭。固定后的鋼絲繩7均呈環(huán)狀。第二重鋼絲繩8的兩端分別安裝在夾板4和5及4′和5′之間沿其周面徑向?qū)ΨQ均勻分布的凹槽里(未畫出),并通過平頭螺釘11被固定夾緊。第二重鋼絲繩8至少有三根以上,且它們的長度和直徑都是相同的,固定后的鋼絲繩8均呈環(huán)狀。第三重鋼絲繩9的兩端分別安裝在夾板5和6及5′和6′之間的、沿其周面徑向?qū)ΨQ均勻分布的凹槽里(未畫出),并通過平頭螺釘12被固定夾緊。第三重鋼絲繩9也是至少有三根以上,且它們的長度和直徑也都是相同,固定后的鋼絲繩9均呈環(huán)狀。各重鋼絲繩7、8和9的長度和直徑可以相同也可以不同。鋼絲繩7、8和9都是多股緊密纏繞,它們的直徑最好在2.4-16.0毫米之間。
第一固定板1和第二固定板2的中心處,亦即夾板5和6及5′和6′的中心處設(shè)有螺孔13和13′,通過它們,使本裝置可分別與支承物(如地面等)及被支承物(如要減振緩沖的物體等)固定連接。
除了上面實(shí)施例所述的鋼絲繩與固定板的連接方法外,還可以有許多其它的連接方法。例如利用
形夾持件,鋼絲繩端頭置于夾持件的凹弧內(nèi),通過螺釘使夾持件夾住鋼絲繩并固定在各固定板的階梯形內(nèi)側(cè)表面上。如果用這種方法固定鋼絲繩,固定板就不必<p>R1 R2R3R4XCH3CHF2F -O-i-C3H7OCH3CHF2F -CH2-CN OCH3CHF2F -O-CH(CH3)-COO-CH2-C≡CH OCH3CHF2F
OCH3CHF2F
OCF3CHF2F -O-CH2-C≡CH OCF3CHF2F -O-C2H5OCF3CHF2F -O-CH3OCF3CHF2F -S-CH3OCF3CHF2F -O-CH2-CF3O
當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電壓脈沖信號(hào)Vi(t)的脈沖寬度較大,而且電動(dòng)機(jī)的電流信號(hào)ii(t)經(jīng)放大后得到的Vii(t)也較大時(shí),傳感器輸出的脈沖調(diào)寬信號(hào)VO(t)能夠自動(dòng)對電動(dòng)機(jī)電壓脈沖信號(hào)Vi(t)分頻,但是保證輸出的脈沖信號(hào)寬度仍然和檢測的功率成正比,其工作時(shí)序波形如附圖8所示。
由于該傳感器采用了模擬電路和數(shù)字邏輯控制相結(jié)合的方式,具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換精度高及可靠性好等優(yōu)點(diǎn),非常適合于機(jī)電一體化系統(tǒng)中的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控。
權(quán)利要求1.一種由電壓耦合器1、電流耦合器2以及脈沖調(diào)寬電路3組成的用于PWM調(diào)制直流伺服電動(dòng)機(jī)的脈沖調(diào)寬功率傳感器,其特征在于(1)電壓耦合器1的輸入端和電動(dòng)機(jī)電路并聯(lián),其輸出端和脈沖調(diào)寬電路3相連接;(2)電流耦合器2的輸入端和電動(dòng)機(jī)電路串聯(lián),其輸出端和脈沖調(diào)寬電路3相聯(lián)接;(3)脈沖調(diào)寬電路3輸出脈沖調(diào)寬信號(hào),脈沖的寬度和電動(dòng)機(jī)一個(gè)電壓開閉周期的平均功率成正比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的功率傳感器,其特征是其電壓耦合器由分壓電阻R1、R2、光電耦合器GD及電阻R3組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的功率傳感器,其特征是電流耦合器由LEM電流傳感器4和外接電阻R4組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的功率傳感器,其特征是脈沖調(diào)寬電路由電壓跟隨放大電路、積分電路、反向積分電路、參考比較電路、比較電路、電子開關(guān)及邏輯控制電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4.所述的功率傳感器,其特征是電壓跟隨放大電路由運(yùn)算放大器A1、A2和電阻R5、R6、R7組成,其輸入端和LEM電流傳感器4的輸出端相連,其輸出端通過一個(gè)電子開關(guān)K1和積分電路的輸入端相連接;積分電路由運(yùn)算放大器A3和電阻R8、電容C組成,積分電路的輸出端和參考比較電路的正向輸入端相連,并通過電子開關(guān)K3和比較電路的正向輸入端相連接;反向積分電路由穩(wěn)壓電源E、電阻R9、電子開關(guān)K2及運(yùn)算放大器A3和電容C組成;參考比較電路由電壓比較器A5組成,輸出參考電壓信號(hào)VSO;比較電路由電壓比較器A4組成,輸出脈沖調(diào)寬信號(hào)VO。
6.根據(jù)權(quán)利要求4.所述的功率傳感器,其特征在于所述的電子開關(guān)是集成電子模擬開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4.所述的功率傳感器,其特征在于所述的邏輯控制電路,包括積分開關(guān)K1的邏輯控制電路和反向積分開關(guān)K2、比較電路開關(guān)K3的邏輯控制電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7.所述的功率傳感器,其特征在于所述的積分開關(guān)K1的邏輯控制電路,是由電壓耦合器1的輸出信號(hào)V1和上升沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器B1的cp端相連,比較器A4的輸出信號(hào)VO經(jīng)過一個(gè)非門和J-K觸發(fā)器B1的
端相連,VO經(jīng)過一個(gè)非門再和一個(gè)高電平經(jīng)過一個(gè)與門的輸出和觸發(fā)器B1的J端相連,K端置低電平。
9.根據(jù)權(quán)利要求7.所述的功率傳感器,其特征在于所述的反向積分開關(guān)K2、比較電路開關(guān)K3的邏輯控制電路,是由電壓耦合器1的輸出信號(hào)V1和下降沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器B2的cp端相連,比較器A5輸出的參考電壓信號(hào)VSO和觸發(fā)器B2的
端相連,VSO和一個(gè)高電平經(jīng)過一個(gè)與門與觸發(fā)器B2的J端相連,K端置低電平。
專利摘要一種直流電動(dòng)機(jī)脈沖調(diào)寬功率傳感器,由電壓耦合器、電流耦合器和脈沖調(diào)寬電路組成。對于PWM調(diào)制直流伺服電動(dòng)機(jī),它通過耦合器實(shí)時(shí)測量電動(dòng)機(jī)的電壓脈沖信號(hào)和電流信號(hào),然后通過脈沖調(diào)寬電路用電流信號(hào)對電壓脈沖信號(hào)的寬度進(jìn)行調(diào)制,調(diào)制后輸出的脈沖信號(hào)寬度和電動(dòng)機(jī)的功率成正比。這種傳感器由于采用了模擬電子電路和數(shù)字電路控制邏輯相結(jié)合的結(jié)構(gòu),具有成本低廉,轉(zhuǎn)換精度高,可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01L3/24GK2173397SQ93231879
公開日1994年8月3日 申請日期1993年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月21日
發(fā)明者牟建強(qiáng), 艾興, 李兆前 申請人:山東工業(yè)大學(xué)