Устройство для управления электромагнитом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ . ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита , вьтоды для подключения источника постоянного тока, переключающий транзистор p-h-p-типа, управлякяций транзистор п-р-п-типа, двухвходовый пороговый элемент, диод и четыре резистора, стабилитрон и конденсатор, причем коллектор .переключающего транзистора соединен с одним из выводов для подключения обмотки электромагнита и катодом диода, эмиттер переключающего транзистора соединен с выводом для под7 клюпения положительного полюса источника постоянного тока, база переключающего транзистора через первый резистор соединена с коллектором управляющего транзистора, э иттер которого соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника питания и анодом диода, база через второй резистор соединена с выходом порогового элемента, а анод стабилитрона соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника постоянного тока, отлича1Ьщееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения возможности .управления импульсными сигналами и внешним магнитным полем и уменьшения потребляемой мощ (Л ности, третий и четвертый резисторы соединешл последовательно и образуют резистивный делитель , включенный между коллектором переключающего транзистора и выводом для подключения отрицательного по.пюса источника постоянного тока, выход резиетивного делителя соединен с одним из Од входов порогового элемента и одним . DO Од 00 из входов устройства, другой вход порогового элемента соединен с дру1гим входом устройства стабилитрон СП и конденсатор соеДинетд параллельно и подключены к выходу резистивного делителя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО(4ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Н О Н 47 3 -=.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3691471/24-07 (22) 20.01. 84 (46) 23.06.85. Бюл. У 23 (72) В.Н.Горинов (53) 621. 318. 3-5 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетел ство СССР

У 501424, кл. Н 01 F 7/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 842958, кл. Н 01 F 7/13, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

У 525887, кл. С 01 P 9/02, 1972.

4, Авторское свидетельство .СССР я 568346, кл. В 25 3 9/00, 1972.

5. Патент Франции Ф 2918489, кл. Н 01 F7/18,,1977. (54) (») УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ . ЭЛЕКТРОХАГНИТОИ, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, выводы для подключения источ-. ника постоянного тока, переключающий транзистор р- -р-типа, управляющий транзистор п-р-п-типа, двух-. входовый пороговый элемент, диод и четыре резистора, стабилитрон и конденсатор, причем коллектор .переключающего транзистора соединен с одним из выводов для подключения обмотки электромагнита и катодом диода, эмиттер переключающего транзистора соединен с выводом для подключения положительного полюса источника постоянного тока, база переключакцего транзистора через первый резистор соединена с коллекто-ром управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника питания и анодом диода, база через второй резистор соединена с выходом порогового элемента, а анод стабилитрона соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника постоянного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения возможности .управления импульсными сигналами и внешним магнитным Я полем и уменьшения потребляемой мощности, третий и четвертый резисторы соединены последовательно и образуют резистивный делитель, включенный между коллектором переключающего Я транзистора и выводом для подключения отрицательного полюса источника постоянного тока, выход резиетивного делителя соединен с одним из входов порогового элемента и одним, из входов устройства, другой вход порогового элемента соединен с дру>гим входом устройства, стабилитрон и конденсатор соеДинены параллельно и подключены к выходу резистивного делителя.

1163385

Изобретение относится к электромагнитной технике и может быть использовано для бесконтактного включения электромагнитных устройств систем автоматики, а также в робото- 5 технике для точной фиксации подвижных частей роботов и автоматических манипуляторов без применения специальных датчиков.

Известны коммутационные устройства, содержащие источник питания, электромагнит, подключенный к нему .последовательно с выключателем и магнитоуправляемым контактом (герконом).

После замыкания контактов выключате- 15 ля в обмотке электромагнита индуцируется ток, создающий магнитный по, ток, который при взаимодействии с герконом замыкает его контакты, подключая электромагнит на время пере- 20 ходного процесса к источнику повышенного напряжения

Недостатком устройств с герконами является то, что герконы коммутируют пусковой ток и для мощных электромаг-25 нитов такие устройства в силу ограниченной коммутационной способности герконов непригодны.

Известно коммутационное устройство, в котором при взаимодействии 30 магнитного поля постоянного магнита и катушки индуктивности в обмотке катушки возникает ЗДС, которая после преобразования может быть использована для возбуждения электромагнита, 35 подключенного к источнику питания последовательно с полупроводниковым ., элементом 2).

Недостатком данного устройства является то, что при взаимодействии 40 магнитного поля постоянного магнита с электромагнитом последний не включается.

Известно устройство фиксации крайних положений механической руки, в 45 котором фиксаторы крайних положений выполнены в виде электромагнитов, взаимодействующих с закрепленными на подвижных звеньях руки постоянными магнитами Ь3.

Недостатком такого устройства является то, что взаимодействие электромагнитов с постоянными магнитами используется только для создания магнитных полей отталкивания и притяжения, а требуемая команда на включение электромагнита поступает из центрального блока управления.

Известны также устройства для включения электромагнитов, в которьп для возбуждения электромагнита используется полупроводниковый ключ, подключенный к источнику питания последовательно с обмоткой электромагнита, управляющий электрод полупроводникового ключа соединен с выходом управляющего транзистора, пороговый элемент (триггер Шмитта), выход которого соединен с входом управляющего транзистора $4 J.

Однако в таких устройствах при взаимодействии внешнего магнитного поля с электромагнитом электромагнит не включается.

Наиболее близким по технической сущности к-предлагаемому является устройство для управления электромагнитом, содержащее источник постоянного тока, переключающий транзистор, коллектор которого подключен к одному из выводов электромагнита, а эмиттер — к плюсовой шине источника постоянного тока, управляющий транзистор обратной проводимости, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор и база через токоограничивающие резисторы соответственно подключены к базе переключающего транзистора и к выходу порогового элемента (триггер Шмитта), а также диод, анод которого подключен к общей шине, а катод — к коллектору переключающего транзистора 5).

Недостатком известного устройства является то, что оно не может управляться импульсными сигналами, так как не обладает памятью. Кроме того, на переключающем транзисторе рассеивается относительно большая мощность ввиду того, что стабилизация тока нагрузки осуществляется за счет избыточного падения напряжения на переходе эмиттер-коллектор переключающего транзистора. Недос татком известной схемы является

/ также то, что при взаимодействии внешнего магнитного поля с обмоткой электромагнита последний не включится, так как не подключен к цепи управления.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения возможности управления импульсными сигналами и внешним магнитным полем и уменьшение потребляемои мощности.

1163385

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве для управления электромагнитом, содержащем выводы для подключения обмотки электромаг-. нита, выводы для подключения источ- 5 ника постоянного тока, переключающий транзистор p-n-р-типа, управляющий транзистор п-р-п-типа, двухвходовый пороговый элемент, диод и четыре резистора, стабилитрон и конденсатор, причем коллектор переключающего транзистора соединен с одним из выводов для подключения обмотки электромагнита и катодом диода,,эмиттер переключающего транзистора . соединен с выводом для подключения положительного полюса источника постоянного тока, база переключающего транзистора через первый резистор соединена с коллектором управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника питания и анодом диода, база через, второй резистор соединена с выхопом порогового элемента, а анод стабилитрона соединен с выходом для подключения отрицательного полюса источника постоянного тока, третий и четвертый резисторы соединены последовательно З0 и образуют резистивный делитель напряжения, включенный между коллектором переключающего транзистора и выводом для подключения отрицательного полюса источника постоянного 35 тока, выход резистивного делителя соединен с одним из входов порогового элемента и одним из входов устройства, другой вход порогового элемента соединен с другим входом устрой- 40 ства, стабилитрон и конденсатор соединены параллельно и подключены к выходу резистивного делителя.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема устрой- 45 ства для управления электромагнитом.

Устройство содержит пороговый элемент (триггер Щмитта) 1, вход 2 которого подключен к выходу резистивного делителя, состоящего из пос- 50 ледовательно соединенных резистора

3 и резистора 4, включенного между коллектором транзистора 5 и минусовой шиной 6 источника 7 постоянного тока. Резистор 4 зашунтирован ста- 55 билитроном 8 и конденсатором 9. Параллельно резистивному делителю включен диод 10 и электромагнит 11.

Выход 12 триггера Шмитта 1 соединен .через резистор 13 с управляющим электродом транзистора 14, эмиттер которого соединен с минусовой щиной

6, а коллектор — через резистор 15 с управляющим электродом транзистора

5. Эмиттер транзистора 5 подключен к плюсовой шине источника 7 тока.

Кроме того, имеется вход 16 триггера

Шмитта 1.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала на выходе 12 триггера Шмитта 1 резистором 4 устанавливается напряжение низкого логического уровня, поэтому транзисторы 14 и 5 закрыты. Следовательно, через электромагнит 11, делитель, состоящий иэ резисторов 3 и

4, и стабилитрон 8 ток от источника

7 протекать не будет.

При взаимодействии внешнего магнитного поля и электромагнита 11 в обмотке последнего индуцируется ток, создающий на выводах обмотки ЭДС, которая через резистор 3 оказывается приложенной к входу 2 триггера Шмитта 1. Когда ЭДС на выводах обмотки или слаботочный сигнал положитель-, ной полярности. любой формы, поданный на вход 2, достигает величины, равной порогу срабатывания триггера

Шмитта 1, на выходе 12 устанавливается напряжение высокого логического уровня (логическая "1 ). .Через резистор 13 и переход база-эмиттер транзистора 14 течет ток. Транзистор 14 открывается и через резистор

15 открывает до насыщения транзистор 5. При этом включается электромагнит 11, через делитель, состоящий из резисторов 3 и 4, и стабилитрон 8 начинает протекать ток от источника 7. На входе 2 устанавливается максимально допустимое значение напряжения, определяемое электрическими параметрами стабилитрона 8 и соответствующее логической "1" для данного типа интегральной схемы.

Таким образом, при снятии сигнала транзистор 14 и транзистор 5 остаются открытыми, а электромагнит 11 — включенным, т.е. устройство обладает памятью. Для выключения электромагнита 11 на вход 16 триг,гера Шмитта 1 следует подать логический "0 .. Диод 10 защищает коллекторно-эми пный переход транзистора 5

1163385

Составитель А.Каретников

Редактор В.Петраш Техред О.Неце Корректор О.Тигор

Заказ 4109/51 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород; ул. Проектная, 4 от перенапряжений, а также препятствует прохождению отрицательной полуволны сигнала с обмотки электромагнита 11, при взаимодействии его c внешним магнитным полем. 5

Конденсатор 9 предназначен для автоматической установки схемы в исходное положение при подключении источника тока. Так как устройство обладает памятью, т.е. имеет два устойчивых состояния, то в момент подключения источника тока на выходе

12 триггера Шмитта 1 логический уровень непредсказуем. При наличии конденсатора 9, подключенного параллельно резистору 4 и стабилитрону 8, образуется фильтр, защищающий вход

2 от проникновения внешних помех .и помех, возникающих в момент подключения источника тока. При одключе- 20 ,.нии питания к триггеру Шмитта 1 (представляющего собой, например, интегральную схему ТТП с входами И) заряжается конденсатор 9, при этом автоматически на входе 2 устанавли- 25 вается логический "0".

Изменяя параметры резистора 4, можно в широких .пределак регулировать порог срабатывания триггера Шмитта 1.

Вход 16 и выход 12 триггера Шмитта 1 Зв предназначены для подключения предлагаемого устройства к электронной схеме автоматического управления (не показана).

Подключение одного из логических входов триггера Нмитта к входу резистивногб делителя, включенного параллельно электромагниту, выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как бесконтактное управление электромагнитом осуществляется взаимодействием электромагнита и внешнего магнитного поля, что позволяет упростить конструкцию, увеличить надежность, а также уменьшить стоимость приборов, в которых применяется предлагаемое устройство, в связи с тем, что отпадает необходимость применения специального датчика для управления электромагнитом.Управление электромагнитом слаботочными сигналами любой формы расширяет сферу применения предлагаемого устройства и позволяет испольэовать для управления маломощные источники сигнала, а использование переключающего транэпстора в режиме насыщения уменьшает потребляемую мощность, что экономит электроэнергию.

Предлагаемое устройство для управЛения электромагнитом может быть применено там, где требуется точная фиксация перемещающихся частей или объектов с быстрым остановом.