Устройство для управления электромагнитом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита , переключатель, генератор импульсов регулируемой скважности, выводы для подключения источника питания, причем выводы для подключения обмотки электромагнита и переключатель соединены последо вательно, указанная последовател1 ная Honi; соединена с вывода.ми для подк.чючспия источника питания, один вход генератора импульсов рег лируемой скважности соединен с выводом для подключения источника питания, выход генератора и,мпу.1ьсов регулируемой скважности подключен к в.()д переключателя, отличающееся том, что, с 11,е.1ью повышения надежности работы , в него введен регистратор изменения индуктивности обмотки электромагнита, включенный в последовательную пень, состоящую из выводов для подключения обмотки у.чектромагпита и переключате.ля, причем выход регистратора изменения индуктивности обмотки э.чектромагпита подключен к другому входу генератора имиульсов с регулируемой скважностью. iO

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1101906

3(5D Н 1 Г 718

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3538503/24-07 (22) 10.01.83 (46) 07.07.84. Бюл. № ?5 (72) М. Н. Апалихин (53) 621.318.3-5 (088.8) (56) 1. Заявка Японии № 52-3824, кл. Н 01 F 7/18, 1977.

2. Патент CILIA № 4214290, кл. Н О1 F 7/18, 1970. (54) (57) УСТРОЙСТВО ((ЛЯ УП РАВЛ ЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, переключатель, генератор импульсов регулируемой скважности, выводы для подключения источника питания, причем выводы для подключения обмотки электромагнита и переключатель соединены последо

ВИТЕ. 1 l>HO, XК(! 31! Н Н ая ПОС, 1 ЕДОВ(IТ(>;1 ЬН(IЯ H(. H 1> соед)1н(Hа с Вы ВОдам)1 для пОд f(,1 10÷(. I! )f я источника питания, один В)(од генератора

ffix Н3 л ьсОВ p(. Гx .1ff px (. МО! скВаж ности (.O(ÄI1Н(. H С ВЫВОДОМ ДЛЯ ПОДКЛК)ЧЕНИЯ ИСТО 1ника питания, BI>fx()J генератора имп3 ll>со B р е Г x .1 и р ус м 0 и с к В а ж н 0 с т H 110, кл к) I (11

К B X 0 13 H (. Р Е К. 10 Ч (1 ТСЛ Я, О Т. 21(Ч(1!О Щ (Е (1 I (. M . чтО, с II(xзьк) повыш Hпя над(.жHOOTH p(1()0TI>l, В Н(.>I О ВВ(.,ll. H Р(>! If(. TPcITOP ИЗМЕII(. II IIß инд3 ктивпости Оомотки э,:1сктром<1Гнита, включенный В последовательную !!off! cocTokfIlkx 10 f1ç Вь!ВодОВ д. IЯ пОдклlочениЯ Обмотки электромагнита и переключателя, причем в Ix0$ регистратора изменения индук-IHBíoñòí обмотки электромагнита подK1Io>IñH K:др3 Ому Входу ГСHE ратора импульсов с регулируемой скважностью.

1 1!О!906 2

15

25

35

50

Изобр«т«пн«»тпосиг< ч к электротсхник«, а именно к у«>ройстнам управления электрс>магнитамп и может быть применено для об«с печения приводов клапанов, контактов и т. и.

Изн«стно устройство для управления, позволяющее обеспечить форсированное включ«ние электромагнита и питание в статическом режиме током пониженной величины, не зависящем от напряжения питания ())

Время форсированной работы определяется номиналами элементов схемы и не зависит от времени срабатывания электромагнита: самопроизвольное отлипание сердечника не переводит устройство в форсированный режим работы; регулирующий элемент рассеивает в статическом режиме относителbHQ большую мощность — это снижает надежность работы устройства.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является устройство для управления электромагнитом, содержашес полупроводниковый переключатель, включенный между обмоткой и источником питания, генератор импульсов регулируемой скнажности, на управляющий вход которого подается напряжение источника питания электромагнита, а выход подключен к входу переключателя (2) .

В устройстве скважность импульсов напряжения на обмотке изменяется в зависимости от напряжения источника питания таким образом, что среднее значение напря>ке ни я на обмотке поддерживается постоянным. Однако величина этого напряжения не зависит от положения сердечника, т. е. кратковременное заклинивание его в процессе втягивания и самопроизвольное отлипание н статическом режиме приведут к нарушению работы устройства, снижая тем самым надежность устройства.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства без применения специальных датчиков положения сердечника.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления электромагнитом, содержащее выводы для подключения об м отк и эл ект ром а гн ит а, п ерекл юч ат ел ь, генератор импульсов регулируют скнажности, выводы для подключения источника питания, причем выводы для подключения обмотки электромагнита и переключатель соединены последовательно, указанная последовательная цепь соединена с выводами для подклк>чения источника питания, один из входон генератора импульсов регулируемой скважности соединен с выводом для подключения источника питания, выход генератора импульсов регулируемой скважности подключен к входу переключателя, введен регистратор изменения индуктивности обмотки электромагнитаа, включенный в последовательную цепь, состоя>цую из выводов для подключения обмотки электромагнита и переключателя, причем выход регистратора изменения индуктивности обмотки электромагнита подключен к другому входу генератора импульсов регулируемой скнажности.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для у правления электромагнитом; на фиг. 2 — один из возможных вариантов исполнения электромагнита; на фиг. 3 принципиальная схема одного из возможных вариантов конкретного исполнения.

Схема устройства для управления электромагнитом содержит генератор 1 импульсов регулируемой скважности, перекл>очатель 2, включенный последовательно с обмоткой 3, регистратор 4 изменения индуктивности обмотки, Устройство предпочтительно используется для уп1>анлс.ния эчектрох>агнитами с линейно перемегцаюшимися сердечниками, индуктивность обмотки которых сильно зависит от положения сердечника.

Пример конкретного исполнения электромагнита приведен на фиг. 2.

Электромагнит состоит из обмотки 3, подвижного сердечника 5 и магнитопровода 6.

При полностью втянутом сердечнике 5 магнитопровод 6 замыкается н его магнитное сопротивление резко уменьшается, т. е. индуктивность обмотки 3 резко увеличивается в момент полногс втягивания сердечника 5 и уменьшается при его отлипании.

Таким образом характер импульсов тока через обмотку 3 при питании ее импульсным напряжением зависит от положения сердечника 5.

Устройство работает следующим образом.

В первый момент времени после подачи напряжения питания сердечник 5 Hе втянут и индуктивность обмотки 3 мала. Регистратор 4 изменения индуктнвности анализирует характер импульсов тока через обмотку 3 н вырабатывает на сноем выходе сигнал, поступивший на вход генератора и принодяший его в режим работы с минимальной скважностью. Импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход переключателя 2, управляюшего напряжением на обмотке 3. к которой прикладывается напряжение максимального среднего значения. Этим самым форсируется процесс втягивания сердечника 5. Форсированный режим работы продолжается до момента полного втягивания сердечника 5, когда увеличение индуктивности обмотки 3 приводит к исчезновению сигнала на выходе регистратора изменения индуктивности обмотки 4, и, соответственно, на входе генератора 1. Генератор 1 переходит в режим слежения за напряжением источника питания и скнажность импульсов на выходе генератора 1 увеличивается таким об1101906!

О разом, что среднее значение напряжения на обмотке 3 соответствует статическому режиму работы электромагнита. Самопроизвольное отлипание сердечника 5 приводит к уменьшению индуктивности обмотки 3.

На выходе регистратора изменения индуктивности обмотки 4 появляется сигнал, который переводит схему в форсированный режим работы. Работа в форсированном режиме продолжается до восстановления втянутого положения сердечника 5, когда индуктивность обмотки 3 вновь увеличивается, после чего устанавливается статический режим удержания сердечника 5.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов конкретного исполнения предлагаемого устройства.

Регистратор 4 выполнен на трансформаторе 7, первичная обмотка которого включена последовательно с обмоткой электромагнита 3, а вторичная соединена с выпрямителем 8 с подключенным к нему конденсатором 9 фильтра. Генератор 1 импульсов регулируемой скважности состоит из генератора импульсов постоянной частоты, выполненном по известной схеме на однопереходном транзисторе 10, сопротивлениях 11—

l3 и конденсаторе 14. Этот генератор задает частоту следован ия импульсов на выходе генератора 1. Выход генератора (с сопротивления 13) подключен к входу S SR-триггера 15. К входу R,триггера 15 подключен выход управляемого генератора импульсов, вьиолненного на транзисторе 16, сопротивлениях 17 — 19, конденсаторе 20. Этот генератор определяет длительность импульсов на выходе генератора 1. Выход Q-триггера

15 соединен с входом повторителя 21 на транзисторе, сопротивлениях 22 — 24. Выход повторителя является выходом генератора I и соединен с входом переключателя 2. Выход

1,)-триггера соединен с входом ключа, выполненным на транзисторе 25 и сопротивлении 26. Ключ подключен параллельно конденсатору 20 и предназначен для блокировки его заряда. В состав схемы входят также стабилизатор 27 на стабилитроне, сопротивление 28 и ключ 29 на транзисторе, сопротивление 30. Вход этого ключа является вторым входом генератора 1 и служит для перевода генератора 1 в режим работы с минимальной скважностью. На этот вход поступает сигнал от регистратора 4. Питание генератора 1 осуществляется от источника питания электромагнита через стабилизатор, выполненный на стабилитроне 31, сопротивлении 32 с конденсатором фильтра 33, диод

34 защищает от пробоя переключатель 2.

Рассмотрим работу схемы без учета влияния регистратора 4 (выход регистратора 4 отключен от второго входа генератора 1).

Пусть в первый момент после подачи напряжения питания электромагнита триггер 15 находится в состоянии «О». Сигнал на вы15

55 ходе Q, а значит и на выходе генератора 1 отсутствует, переключатель 2 закрыт, ток через обмотку 3 не протекает. Сигнал с выхода (,), а значит и на выходе генератора отсутствует, и ерекл юч ател ь 2 закрыт, ток через обмотку 3 не протекает. Сигнал с выхода Q-триггера 15 открывает ключ на транзисторе 25, блокируя работу генератора на транзисторе 16. Генератор 10 на транзисторе работает и первый же импульс с его выхода переводит триггер 15 в состояние «1».

На выходе 1,) появляется сигнал, который через повторитель 2! на транзисторе поступает на вход переключателя 2 и переводит его в открытое состояние. Через обмотку 3 протекает ток. Одновременно закрывается ключ на транзисторе 25, управляемый триггером 15, и начинается заряд конденсатора 20 от источника питания электромагнита через сопротивления 17 и 28. Через некоторое время, определяемое величиной напряжения источника питания, конденсатор 20 заряжается до определенного напряжения и на выходе генератора 16 на транзисторе появляется импульс, который переводит триггер 15 в состояние «О». Переключатель 2 переходит в закрытое состояние и отключает обмотку 3 от источника питания, а ключ 25 на транзисторе открывается и блокирует работу генератора 16 на транзисторе. Следующий импульс с генератора 10 на транзисторе устанавливает триггер 15 в состояние «1», что приводит к переходу переключателя 2 в открытое состояние к началу заряда конденсатора 20. Таким образом начинает формироваться второй импульс тока через обмотку 3. Далее процесс работы продолжается аналогичным образом.

Частота импульсов на выходе генератора 1 постоянна (задается генератором IO на транзисторе), а их длительность определяется временем заряда конденсатора 20, которое в свою очередь зависит от напряжения источника питания электромагнита. Поэтому при увеличении напряжения источника питания скважность импульсов увеличивается, а при уменьшении напряжения уменьшается.

В результате действующее значение напряжения на обмотке 3 поддерживается постоянным при изменении питающего напряжения в широких пределах. Но при этом схема (аналогично прототипу) не обеспечивает форсированного втягивания сердечника 5 и слежения за его положением в статическом режиме удержания.

Регистратор 4, выполненный по схеме, предназначен для регистрации изменения индуктив ности обмотки 3 путем слежения за скоростью нарастания и спада тока через обмотку 3. Увеличение индуктивности обмотки за счет втягивания сердечника 5 приводит к уменьшению скорости изменения тока через обмотку 3 и первичную обмотку трансформатора 7. Это вызывает уменьше1 101906

Фиг. 2 ние напряжения на вторичной обмотке трансформатора 7 и на выходе регистратора 4.

И наоборот, отлипание сердечника приводит к увеличеник) скорости изменения тока и увеличению напряжения на выходе регистратора 4. Коэффициент трансформации трансформатора 7 выбран таким, что напряжение га выходе регистратора 4 достаточно для

oTK()»iI3;II! Н33 кл к)ч а 29 на транзисторе при

1!Сн 1! Яутох! сердечнике и недостаточно при

)н)лно TI>K) втянутом сердечнике.

I1рн сс)единении выхода регистратора 4 с втс)рым входом генератора 1 схема работает с.i(;(óioIIIHì образом.

Клк, я;с Отмечалось, после нс) f;I«« IIHT IK)-! ц(10 iliili()H)K(ниЯ i ()(3 Обмоткм э,!(ктро и(!! ЯИТ!! ) и I(!)(х(II(. ()I)II>IIIX>к) Обмогк) ();Ill(. формлтора 7 нл !и 1;!с !!ро!с!с!!т1, г()K. IK как в первый момент llo(лс нклю ц ния llliT(iния сердечник 5 не втянут, го сигнал с выхода регистратора 4 открывает ключ 29 на транзисторе. При этом ««i IHII In работать стабилизатор 27 на стабилитронс, умс !!ьшая величину напряжения, которым злряжа TcH конденсатор 20 до величины, при которой длнтслыгость импульсов на выходе гсцс ратора 1 незначительно меньше периода их следования (режим малой ск(!аж ности ) .

К обмотке 3 прикладывается напряжение максимального среднего значения. Происходит процесс форсированного втягивания сердечника 5. Форсированный режим продолжается дo момента, полного втягивания сердечника 5, после чего увеличение ее индуктивности обмотки 3 приводит к умень5 шению скорости изменения тока, уменьшению напряжения на выходе регистратора 4, закрыванию транзистора 29. Стабилизатор

27 на стабилизаторе не работает в конденсатор 20 заряжается от напряжения источ10 ника питания. Схема переходит в режим слежения за напряжением источника питания, продолжая следить за положением сердечника 5. Аналогичным образом самопроизвольное отлипание сердечника 5 вызывает увеличение сигнала на выходе ре(.истратора 4, что автоматически приводит

K ф 0 р с и р 0 В а и н О. у 13 Ос с T H 110 13 л с I I H Io втянутого состояния ссрд(>III HKà 5.

Пред !!!га(мля сыма выгодно отличается от известной т(3х1, что зл счет слежения 3а положснцс м ссра(чцнкл (п<)мс)!цьк) регист20 ратора измс!! Яя Hlf,(хкт.!алости обмотки повыцглстся IIH,((жцость у правления электромагни!Оч.!(ри -)1.0ì li(. гребустся включать в констр(кци!О элсктромлгнитл специальные датчики Ilo,ioæcíH)I сердечника.

Однс)1)РеAIE illlO fioHI3 IHOT(,N возможность обеспеч(ггь облегченный режим работы элект— ромагнита в статическом режиме, выбрав величину напряжения удержания меньше величины напряжения срабатывания, что расширяет сферу применения схемы.

11О!906

Составитель А. Каретников

Редактор Е. Лушникова Техред И. Верес Корректор И.Муска

Заказ 4687/37 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4