Электронного машиностроения

9.10. Схема электронного коммутатора на микросхеме К249КН1А-Е

7. Собрать цепь, состоящую из источника постоянного напряжения, нагрузочного резистора /?„ и электронного коммутатора с управлением по оптическому каналу. Управляя коммутатором прямоугольными импульсами напряжения с генератора (типа ГЗ-36А), наблюдать кривые напряжения на резисторе /?н с помощью осциллографа при изменении частоты генератора от 20 Гц до 200 кГц. Зарисовать осциллограммы напряжения на резисторе /?н для крайних частот и для частоты 1 кГц.

4.15. Напряжение с выхода электронного коммутатора представляет собой стационарный случайный процесс u(t) ( 4.6), описываемый двумерной плотностью вероятностей

странственным сканированием (ПС). Если количество ФЭ (датчиков сигнала) d равно числу элементов в кадре (1.6), то сигналы с нагрузок ФЭ нужно поочередно с помощью электронного коммутатора подключать к каналу связи, т. е. производить временное сканирование (ЕС).

одной и той же координате производится и ПС, и ВС. Если из девяти разрешенных исключить системы, требующие более одного канала связи, то останутся три варианта систем ( 1.2). В системе / осуществляется только ПС по двум координатам (х и у) и требуется один ФЭ, т. е. d = 1. Примером является система, приведенная на 1.1,0. В системе // производится ПС по оси у с помощью нескольких датчиков, число которых равно числу элементов разложения в строке: d = WCTp и ВС по оси X с помощью электронного коммутатора (ЭК), поочередно подключающего d датчиков к одному каналу связи. В системе /// осуществляется только ВС по обеим координатам. Число датчиков равно числу элементов NK в кадре (1.5), а подключаются они к каналу связи с помощью ЭК на УУК положений.

5. Установить на экране осциллографа полтора-два периода напряжения питания и по полученной временной зависимости u(t) на экране осциллографа определить: а) амплитуду напряжения импульса; б) длительность импульса и паузы; в) частоту коммутации электронного коммутатора.

а) соответствующими кнопками на панели стенда включить под прямоугольное напряжение электронного коммутатора электрическую цепь, состоящую из переменного резистора и катушки индуктивности; при этом параллельно включенный конденсатор С = 0,01 мкФ должен быть отключен;

Шаговый двигатель совместно с электронным коммутатором преобразует последовательность управляющих импульсов в угол поворота и угловую скорость исполнительной оси. Суммарный угол поворота пропорционален числу импульсов, а угловая скорость — частоте. Амплитуда и форма импульсов могут изменяться в определенных пределах, не нарушая нормальной работы системы и ее точности. При отсутствии сигнала' на входе электронного коммутатора переключение обмоток прекращается, поле в рабочем зазоре оказывается неподвижным. Привод фиксирует, т. е. «запоминает» конечные координаты любых перемещений с точностью до долей одного шага. В отличие от синхронных двигателей ШД рассчитаны на вхождение в синхронизм из состояния покоя и на принудительное электрическое торможение. Благодаря этому они обеспечивают в рабочем диапазоне частот внезапные пуск, остановку и реверс без потери информации, т. е. без пропуска шагов. Посредством логического преобразования маломощных входных импульсов можно в широких пределах изменять шаг двигателя, получать стартстопные движения без колебаний вала в конце шага или, напротив, почти полностью устранять дискретность движения, реализуя синхронное вращение вала.

Принцип действия. Шаговые (импульсные) двигатели представляют собой синхронные микродвигатели, у которых питание фаз обмотки якоря осуществляется путем подачи импульсов напряжения от ка-какого-либо (например, электронного) коммутатора. Под воздействием каждого такого импульса ротор двигателя совершает определенное угловое перемещение, называемое шагом. Коммутатор преобразует заданную последовательность управляющих импульсов в т-фазную систему одно- или двухполярных прямоугольных импульсов напряжения.

Чаще всего шаговые двигатели имеют четырехфазную обмотку, которая в отличие от двухфазной может управляться однополярными импульсами напряжения; это упрощает конструкцию электронного коммутатора. При подключении к электронному коммутатору фазы такой обмотки соединяют в четырехлучевую звезду с выведенной общей точкой. Коммутацию четырехфазной обмотки обычно выполняют четырехтактной, парной: (12) — (23) — (34) — (41)—(12) — ..., вследствие чего обеспечивается такое же увеличение вращающего момента, что и при попарной разнополярной коммутации двухфазной обмотки. Шаговые двигатели с трехфазной обмоткой требу ют ше-ститактной разнополярной коммутации.

Реактивные двигатели. Ротор реактивного шагового двигателя выполняют из магнитно-мягкого материала. На статоре обычно располагают трехфазную сосредоточенную обмотку якоря, фазы которой получают питание от электронного коммутатора. Шаговые двигатели этого типа называют также параметрическими. На 10.17, а, б и в схематично показаны три такта работы реактивного шагового двигателя с трехфазной обмоткой якоря и шестью выступами на статоре; на роторе имеются только два выступа. Когда по фазе 1 проходит ток, ротор занимает положение, показанное на 10.17, а. В следующий момент времени питание подается одновременно на фазы / и 2, и ротор поворачивается в положение ^>ис. 10.17, б), соответствующее наибольшей магнитной проводимости для потока, созданного этими фазами. Далее питание с фазы / снимается, и ротор перемещается в положение ( 10.17, в). Таким образом, коммутация обмоток статора происходит в следующем порядке: (1) — (12) — (2) — (23) — (3) — (31) — (1) ..., т. е. коммутация является несимметричной, шеститактной, одно-полярной ( 10.17, г). При этом шаг двигателя аш = 30s. Возмож-

канд. техн. наук, доц. Н.А. Колобов (Московский институт электронного машиностроения), канд. техн. наук, доц. И.Я. Козырь (Московский институт электронной техники)

кафедра «Конструирование и производство РЭА» Северо-Западного заочного политехнического института (зав. кафедрой — д-р техн. наук, проф. Ю. С. Карпов); канд. техн. наук, доц. Т. А. Рычина (Московский институт электронного машиностроения)

Автор благодарен коллективу кафедры «Конструирование и производство радиоэлектронной аппаратуры» (зав. кафедрой Ю. С. Карпов) Северо-Западного заочного политехнического института, доц. кафедры «Радиотехнические устройства и системы» Московского института электронного машиностроения Т. А. Ры-чиной, а также коллективу кафедры «Конструирование радиоаппаратуры» Харьковского ордена Трудового Красного Знамени института радиоэлектроники им. акад. М. К. Янгеля за полезные замечания при обсуждении и рецензировании рукописи. Кроме того, автор выражает признательность председателю Научно-методического совета проф., д-ру техн. наук В. Б. Пестрякову, советами и рекомендациями которого он пользовался.

Зав. кафедрой «Микроэлектроника» Московского института электронного машиностроения проф. Яншин А. А.

Зав. кафедрой «Микроэлектроника» Московского института электронного машиностроения проф. Яншин А. А.

Докт, техн. наук, профессор [ И. И. Морозов j кафедра радиотехнических устройств и систем Московского института электронного машиностроения

Кафедра теоретических основ электротехники Московского института электронного машиностроения

Рецензент — кафедра «Теоретические основы электротехники» Московского института электронного машиностроения (зав. кафедрой проф. Татур Т. А.)

Автор выражает признательность рецензентам—коллективу кафедры «Теоретические основы электротехники» Московского института электронного машиностроения во главе с проф. Т. А. Татур за полезные замечания по рукописи и канд. техн. наук В. А. Силаеву за обсуждение с ним материала некоторых глав. При подготовке книги весьма существенную помощь оказала ст. преподаватель кафедры ТОЭ МИРЭА С. Э. Расовская.

На раздел «Электрические микромашины» в учебных планах отводится относительно небольшое количество часов, поэтому в книге рассмотрены только основные виды электрических микромашин. Причем, так как в основу книги положен лекционный курс, читаемый авторами в Московском институте электронного машиностроения, описываются главным образом устройства, используемые в оборудовании предприятий радиоэлектронной и частично авиационной промышленности, а также в аппаратуре, выпускаемой этими предприятиями.

Микроэлектроника — это новое направление электроники и радиэлектроники, кибернетики и автоматики, охватывающее конструирование, изготовление и применение электронных узлов, блоков и устройств с высокой степенью миниатюризации. Микроэлектроника позволяет решить проблемы резкого повышения надежности электронной аппаратуры, значительного уменьшения ее габаритов, массы, потребляемой энергии и стоимости. В микроэлектронике отказываются от применения дискретных радиокомпонентов. Используя достижения физики твердого тела, металлургии сверхчистых материалов и электронного машиностроения на основе качественно новой технологии, в микрообъемах твердого тела формируют сложные электронные узлы — интегральные микросхемы.