Устройство управления трехкоординатным электроприводом настольного сверлильного станка

Задание на проектирование

Разработать устройство управления электроприводом. Устройство предназначено для управления трехкоординатным электроприводом настольного сверлильного станка. Собственно функцию управления обеспечивает ЭВМ.

Устройство должно обеспечивать передачу информации о положении рабочих органов станка в управляющую ЭВМ и управление двигателями постоянного тока (ДПТ) перемещения рабочих органов. Питание — сеть 50Гц 220В±20%. Диапазон рабочих температур 0.+50С. Устройство должно быть выполнено в виде одной или нескольких печатных плат, соединенных с друг другом и внешними устройствами посредством кабелей и разъемов.

Дополнительные требования к устройству:

1. Датчик положения рабочего органа:

— типа ВТ,

— частота запитки 2000Гц,

— схема запитки — цифровой генератор гармонического сигнала

2. Датчик частоты вращения электродвигателя,

— импульсный датчик на эффекте Холла.

3. ЦАП электропривода:

— преобразователь длительности импульсов в напряжение.

4. Электродвигатель привода:

— номинальное напряжение 24 В,

— номинальный ток 2А.

В электронной технике выделяют силовую и информационную электронику. Силовая электроника первоначально возникла как область техники, связанная преимущественно с преобразованием различных видов электроэнергии на основе использования электронных приборов. В дальнейшем достижения в области полупроводниковых технологий позволили значительно расширить функциональные возможности, силовых электронных устройств и соответственно области их применения.

Устройства современной силовой электроники, позволяют управлять потоками электроэнергии не только в целях ее преобразования из одного вида в другой, но и распределения, организации быстродействующей защиты электрических цепей, компенсации реактивной мощности и др. Эти функции, тесно связанные с традиционными задачами электроэнергетики, определили и другое название силовой электроники — энергетическая электроника.

Информационная электроника преимущественно используется для управления информационными процессами. В частности, устройства информационной электроники являются основой систем управления и регулирования различными объектами, в том числе и аппаратами силовой электроники.

Однако несмотря на интенсивное расширение функций аппаратов силовой электроники и областей их применения основные научно-технические проблемы и задачи, решаемые в области силовой электроники, связаны с. преобразованием электрической энергии.

Электроэнергия используется в разных формах: в виде переменного тока с частотой 50 Гц, в виде постоянного тока (свыше 20% всей вырабатываемой электроэнергии), а также переменного тока повышенной частоты или токов специальной формы (например, импульсной и др.). Это различие в основном обусловлено многообразием и спецификой потребителей, а в ряде случаев (например, в системах автономного электроснабжения) и первичных источников электроэнергии.

Разнообразие в видах потребляемой и вырабатываемой электроэнергии вызывает необходимость ее преобразования. Основными видами преобразования электроэнергии являются:

1) выпрямление (преобразование переменного тока в постоянный);

2) инвертирование (преобразование постоянного тока в переменный);

3) преобразование частоты (преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты).

Существует также ряд других, менее распространенных видов преобразования: формы кривой тока, числа фаз и др.

В отдельных случаях используется комбинация нескольких видов преобразования. Кроме того, электроэнергия может преобразовываться с целью улучшения качества ее параметров, например для стабилизации напряжения или частоты переменного тока.

1. Выбор структурной схемы устройства.

Устройство управления электроприводом сверлильного станка будет состоять из трех одинаковых каналов управления, т.к. станок имеет три независимые оси движения:

— Х — горизонтальная ось (перемещение стола с заготовкой, либо перемещение шпинделя по горизонтали) — координата отверстия,

— Y — горизонтальная ось — координата отверстия,

— Z — вертикальная ось (вертикальное перемещение сверла — глубина сверления).

Схематический рисунок станка приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 — Сверлильный станок.

Структурная схема устройства представлена на рисунке 2.