Беговая дорожка (БД)

Основными требованиями к БД являются требования, относящиеся к электроприводу БД:

1. простота управления скоростью вращения;

2. возможность измерения скорости вращения;

3. длительный срок работы;

4. надежность.

Рассмотрим возможность выполнения данных условий для трех видов двигателей: асинхронный, коллектроный и вентильный.

Для асинхронного двигателя не выполняется первое условие, т.к. у данного типа двигателя существуют сложности в управлении из-за нелинейности регулировочных характеристик.

Для коллекторного двигателя не выполняется третье условие, т.к. ресурс его работы ограничен ресурсом работы коллекторного узла (наличие вращающихся и трущихся механических соединений) и существует необходимость замены щеток коллектора. Это делает данный тип двигателя неприемлимым для комплекса, т.к. планируется довольно частое и длительное использование беговой дорожки в процессе эксплуатации (до 6 часов в сутки) и необходимость частой замены щеток будет требовать выезда специалиста сервисной службы в медучреждение и вызовет паузу в работе соответствующего медицинского кабинета, длительность которой зависит, в том числе и от дальности медучреждения от сервисной службы.

Вентильный двигатель удовлетворяет всем перечисленным выше требованиям.

Типичные технические характеристики беговой дорожки могут быть сведены к следующему:

· Питание: ~220 В ±10%; 50 Гц; мощность переменного тока 0,8 кВт.

· Электропривод с низким уровнем шума; максимальная нагрузка 160 кг.

· Рабочая скорость дорожки: 0,8÷12,0 км/ч.

· Система защиты от перегрузки (токоограничение).

· Окружающая температура при эксплуатации: 0…+40 ºС.

Электропривод данной БД представляет из себя целостную конструкцию, состоящую из вентильного двигателя и вмонтированного в его корпус электронного блока, осуществляющего преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное напряжение питания двигателя, а также выполняющий коммутацию обмоток двигателя.

Беговая дорожка содержит панель управления с кнопками и ЖК-дисплеем. Посредством кнопок осуществляется управление работой беговой дорожки, а ЖК-дисплей выводит информацию о текущих параметрах: скорость, путь, время, расход калорий и т.д. От электропривода к панели управления идет кабель. Через этот кабель осуществляется обмен данными между электроприводом и панелью управления.

Чтобы обеспечить стабильную заданную скорость БД, необходимо создать обратную связь по скорости между БД и микроконтроллером. Для этого будем использовать дополнительную конструкцию, которая будет монтироваться на конце вала электропривода БД. Она представляет из себя диск (из немагнитопроводящего материала) с вмонтированными в него магнитами (рисунок 2.4.2.3.). Количество магнитов – 8 штук. Рядом с магнитами на неподвижной части, которая механически не связана с валом электропривода БД, монтируется датчик Холла (ДХ). Таким образом, при вращении ротора магниты будут один за другим воздействовать на ДХ своим магнитным полем, перемещаясь относительно него. И если подать напряжение питания на ДХ, то на его выходе будут импульсы напряжения с частотой следования, равной частоте пересечения магнитами датчика Холла.

Измерив время между двумя соседними импульсами, можно вычислить скорость вращения ротора электропривода БД и, следовательно, связанную с ней скорость движения полотна БД. Таким образом мы можем обеспечить обратную связь по скорости, используя полученную информацию от ДХ и, преобразуя ее в ШИМ-сигнал, которым регулируется скорость вращения ротора электропривода БД.