Устройство для управления электромагнитом

 

Изобретение относится к средствам автоматизадии управления транспортными средствами. Цель изобретения - повышение экономичности устройства путем снижения расхода эл ектроэнергии. Устройство в антиблокировочной тормозной системе (АБС) состоит из транзисторов 1 и 2, резисторов 3, 4, 5, 6, стабилитрона 7, диода 8, ждущего мультивибратора 9, генератора 10, элемента И 11, элемента ИЛИ 12, входного провода 13 для подключения к выходу решающего блока 14 АБС, плюсового 15 и минусового 16 проводов питания , выходного провода 17 для подключения к обмотке 18 исполнительного электромагнита клапана. Устройство в АБС используется с исполнительным электромагнитным клапаном с номинальным напряжением питания в 2 - 4 раза меньше напряжения бортсети автомобиля. Это позволяет организовать форсирующий режим включения клапана посредством подачи напряжения бортсети автомобиля , что существенно уменьшает время включения. Длительность форсирующего режима определяется длительностью импульса ждущего мультивибратора 9. В удерживающем режиме (после окончания импульса мультивибратора 9) на обмотку 18 клапана подается последовательность прямоугольных импульсов с частотой и скважностью, задаваемыми генератором 10. При этом через обмотку 18 клапана протекает пульсирующий ток с постоянной составляющей, зависящей от скважности импульсов генератора 10. Время отпускания клапана зависит от постоянной составляющей тока в удерживающем режиме и от напряжения стабилизации стабилитрона 7. 3 ил. If i (Л 10 :о ю iU Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4060902/27-11 (22) 21.04.86 (46) 23.08.87. Бюл. У 31 (71) Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильного электрооборудования и автоприборов (72) В.В.Афанасьев, Г.Н.Дунин и Ю.Б.Коммар (53) 629. 113-59(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 871250. кл. Н 01 Н 47/00, 1979. .(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ (57) Изобретение относится к средствам автоматизации управления транспортными средствами. Цель изобретения — повышение экономичности устройства путем снижения расхода электроэнергии. Устройство в антиблокировочной тормозной системе (АБС) состоит из транзисторов 1 и 2, резисторов 3, 4, 5, 6, стабилитрона 7, диода 8, ждущего мультивибратора 9, генератора 10, элемента И 11, элемента ИЛИ 12, входного провода 13 для подключения к выходу решающего блока 14 АБС, плюсового 15 и минусового 16 проводов питаВ (51) 4 Н 01 Н 47/04 В 60 Т 8/60

1 ния, выходного провода 17 для подключения к обмотке 18 исполнительного электромагнита клапана. Устройство в

АБС используется с исполнительным электромагнитным клапаном с номинальным напряжением питания в 2 — 4 раза меньше напряжения бортсети автомобиля.

Это позволяет организовать форсирующий режим включения клапана посредством подачи напряжения бортсети автомобиля, что существенно уменьшает время включения. Длительность форсирующего режима определяется длительностью импульса ждущего мультивибратора 9. В удерживающем режиме (после окончания импульса мультивибратора 9) на обмотку 18 клапана подается после- Е довательность прямоугольных импульсов g+ с частотой и скважностью, задаваемыми генератором 10. При этом через об- С мотку 18 клапана протекает пульсирующий ток с постоянной составляющей, зависящей от скважности импульсов генератора 10. Время отпускания клапана зависит от постоянной составляющей тока в удерживающем режиме и от напряжения стабилизации стабилитрона 7.

3 ил. зр

1332

Изобретение относится к устройствам для модулирования давления в тормозном приводе с помощью электромагнитных клапанов. б

Целью изобретения является повьппение экономичности устройства путем снижения расхода электроэнергии.

На фиг. 1 показана электрическая принципиальная схема устройства в ан- 1р тиблокировочной тормозной системе; на фиг. 2 — циклограмма работы в коэффициентах; на фиг. 3 — часть циклограммы.

На фиг. 2 и 3 приняты следующие обозначения: напряжение на выходе электронного решающего блока антиблокировочной тормозной системы; 20 напряжение на выходе ждущего мультивибратора; напряжение на выходе генераг тора; напряжение на выходе двухвхо1 дового элемента ИЛИ; напряжение на обмотке исполнительного электромагнитного клапана

I — ток через обмотку исполнительного электромагнитного клапана; — длительность импульса ждущего мультивибратора;

Т вЂ” длительность импульса на выходе электронного решающего блока антиблокировочной тормозной системы; время.

Антиблокировочная тормозная систе- 4р ма с предлагаемым устройством состоит из двух транзисторов 1 и 2, резисторов 3 — 6, стабилитрона 7, диода 8, ждущего мультивибратора 9, генератора 10, двухвходового элемента И 11, 45 двухвходового элемента ИЛИ 12, входного провода 13 для подключения к выходу электронного решающего блока 14 антиблокировочной системы, плюсового

15 и минусового 16 проводов питания для подключения к бортсети автомобиля, выходного провода 17 для подключения к обмотке 18 исполнительного электромагнита клапана, причем входной провод 13 соединен с входом ждущего мультивибратора 9 и с первым входом двухвходового элемента И 11, второй вход которого соединен с выходом генератора 10, выход ждущего мульти411 2 вибратора 9 соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ 12, второй вход которого соединен с выходом двухвходового элемента И 11, выход двухвходового элемента ИЛИ 12 соединен через первый резистор 3 с базой первого транзистора 1, которая через второй резистор 4 подключена к минусовому проводу 16, эмиттер первого транзистора 1 подключен к минусовому проводу 16, а его коллектор через третий резистор 5 соединен с базой второго транзистора 2, которая через четвертый резистор 6 подключена к плюсовому проводу 15, эмиттер второго транзистора 2 подключен к плюсовому проводу 15, à его коллектор — к выходному проводу 17 и к аноду стабилитрона 7, катод которого соединей с катодом диода 8, анод которого подключен к минусовому проводу 16.

Устройство для управления электромагнитом работает следующим образом.

В зависимости от информации с колесного датчика 19 выходное напряжение U, электронного решающего блока

14 принимает одно иэ двух значений:

0 (нулевое выходное напряжение) или 1 (единичное выходное напряжение). При нулевом выходном напряжении электронного решающего блока 14 обмотка 18 клапана должна быть обесточена, при единичном — находиться под током.

Выходное напряжение ждущего мультивибратора 9 также может принимать одно из двух значений: 0 (любой длительности) или 1 (длительностью 7 ), причем только скачку выходного напряжения электронного решающего блока 14 из 0 в 1 соответствует появление единичного напряжения длительностью ь на выходе ждущего мультивибратора 9.

Генератор 10 постоянно вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой f скважностью q.

Рассмотрим работу устройства с нулевого выходного напряжения U электронного решающего блока 14. При этом напряжение на выходе элемента И 11 нулевое, выходное напряжение U ждущего мультивибратора 9 нулевое и, следовательно, выходное напряжение U элемента ИЛИ 12 тоже нулевое, которое является базовым для первого транзистора 1. При нулевом базовом напряжении транзистор 1 закрыт, его коллекторного тока нет. Второй транзистор 2 также закрыт из-за отсутствия базово!

19 R = где. 1!

?ом

3

13 3241

ro тока, так как его базовым током является коллекторный ток первого транзистора 1. Таким образом, при нулевом выходном напряжении U электо C ронного решающего блока 14 ток через обмотку 18 клапана не протекает, напряжение на обмотке нулевое и клапан отпущен.

Выходное напряжение U электронно-10 го решающего блока 14 скачком изменилось с 0 на 1 (электронный решающий блок 14 принял решение включить исполнительный электромагнитный клапан), Одновременно, выходное напряжение

Uk ждущего мультивибратора 9 изменилось с 0 на 1 и напряжение U на вы3 ходе элемента ИЛИ 12 стало единичным.

Единичное базовое напряжение первого транзистора 1 открывает его, появля- 20 ется коллекторный ток первого транзистора 1, являющийся базовым током для второго транзистора 2, и второй транзистор 2 открывается. Обмотка 18 клапана через открытый второй тран- 25 зистор 2 соединяется с плюсовым проводом 15 и напряжение U на обмотке 18 клапана становится равным напряжению бортсети автомобиля. В цепи плюсовой провод 15, открытый второй транзистор 30

2, обмотка 18 клапана, минусовой провод 16 появляется ток, который, увеличиваясь, стремится к установившемуся значению, равному

I-E (1) 35

R где Š— напряжение бортсети автомобиля;

R — сопротивление обмотки 18 постоянному току. 40

Клапан срабатывает. Генерлт ор 10 и элемент И 11 в данном режиме влияния на работу электронного ключа не оказывают. Этот режим работы электронного ключа форсирующий, цак как происходит ускоренное срабатывание клапана.

Особенностью предлагаемой схемы является использование электромагнитного клапана с номинальным напряжением питания в 2 — 4 раза меньше напряжения бортсети автомобиля, что позволяет организовать форсирующий режим включения посредством подачи на обмотку исполнительного электромагнит-, ного клапана 18 напряжения в 2 — 4 раза больше номинального, т,е. подать напряжение бортсети автомобиля ° При этом время срабатывания клапана умень-. шлется в 2 — 3 рлзл. Оп??лк обмотьл исполнительного электр змагнитного клапана 18 не может находиться под таким напряжением длительное время, тлк клк в формирующе?м режиме мощность, выдепяемля в обмотке, увеличивается в 4 — 16 рлз (в квадрате к нлпряжеH?kk)) что пр??водит к выходу клапана из строя. Поэтому в предл, схеме формирукцций режим снимается после срабатывания клапана и схема переходит в удержиглю?ций режим, Длительность форсирующего режима ?.пределяется длительностью ??м??ульсл, ждущего мультии?.6?рлторл 9. В уперж??влющем режиме мощность, BbbIeJII?eмля в обмотке 18 клапана, ограничивается нл номинальном и.?и цлже меньшем урс вне, Для этого на обмотку 18 клапана подается импульсное

1 напряжение с частотой f и сквлжностью злдлваемых ге??ер;?Tором 10. Меняя г к ??лж?? ость П, до6?? ? .;I "1 Г? ч чтобы (2) ток через обмотку 18 в удерживлюцц.м режиме; номинальное напряжение питания обмотки 18.

По истечении времени Г выходное напряжение (?? ждущего мультивибратора 9 изменяется с 1 нл 0 При этом, тлк клк единичное I?bb;n;ное нлпря ение Ui электронного реп?люшего блока 14 сохраняется, напряжение нл выходе элемента И 11 повторяет напряжение генератора 10, выходное напряжение (1„ элемента ИЛИ 12 также повторяет ??апряжение ге??оратора 10. Последовательно транз??сторь? 1 и 2 периодически закрываются и открываются с частотой f генератора 10. Когда второй транзистор 2 открыт, по цепи плюсовой провод 15, второй транзистор 2, обмотка 18, минусовой провод 16 протекает, увеличиваясь, ток !. При этом напряжение U 18 равно напряжению бортсети автомобиля. Когда второй транзистор 2 злкрь?т, за счет

ЭДС самоиндукции через обмотку 18 продолжает протеклть гок 7, этот ток, уменьшаясь, протекает по цепи обмотка 18, минусовой провод 16, диод 8, стабилитрон 7, выходной провод 17, при этом напряжение U нл обмотке 18 отрицательно и равно сумме прямого падения напряжения ?n j.иоле и напряжения стабилизации стлбилитрона. Этот

5 13324 режим работы электронного ключа удерживающий, так как происходит удержание клапана в сработанном состоянии.

Таким образом, н удерживающем режи5 ме (фиг ° 3) через обмотку 18 протекает пульсирующий ток с постоянной составляющей I, причем постоянная составляющая I зависит от скнажности импульсов генератора 10 — при увеличении скважности q постоянная составляющая I„ уменьшается. Амплитуда пульсаций тока зависит от частоты f импульсов генератора 10 — при увеличении частоты f амплитуда пульсаций уменьшается. Напряжение U на обмотке 18 имеет форму знакопеременной последонательности прямоугольных импульсов с частотой f и скнажностью 9.

Удерживающий режим работы продолжа-20 ется до изменения выходного напряжения U электронного решающего блока 14 с 1 и на О. При этом напряжение на выходе элемента И 11 становится нулевым, выходное напряжение U ждущего мультивибратора 9 продолжает оставаться нулевым и, следовательно, выходное напряжение U элемента ИЛИ 12 стано9 вится нулевым, транзисторы 1 и 2 закрываются. За счет ЭДС самоиндук- Зр ции через обмотку 18 некоторое время продолжает протекать ток I который уменьшаясь от Т до нуля, протекает по цепи обмотка 18, минусовой провод 16, диод 8, стабилитрон 7, выход35 ной провод 17. Напряжение U на обмотке 18 отрицательно и равно сумме прямого падения напряжения на диоде и напряжения стабилизации стабилитрона (в течение протекания тока), позднее 40 оно уменьшается до нуля. Клапан отпускается. В дальнейшем в схеме сохраняется первоначальное состояние.

Время отпускания клапана зависит от тока I протекающего через обмот- 45 ку 18 в режиме удержания, и от напряжения стабилизации стабилитрона 7.

Уменьшение тока I ниже номинального, рассчитанного по формуле (2), приводит к уменьшению накопления энер50 гии в индуктивности обмотки электромагнитного клапана (энергии магнитного поля), а увеличение напряжения стабилизации стабилитрона 7 — к более быстрому поглощению этой энергии. Та55 ким образом время отпускания клапана удается существенно уменьшить.

Предлагаемая схема по сравнению с известной имеет одинаковое время

11

6 срабатывания и время отпускания исполнительного электромагнитного клапана, однако высокое быстродействие достигается при использовании только одного мощного выходного транзистора, в то время как н известном устройстве используются два мощных выходных транзистора и мощный балластный резистор (мощность, выделяемая в балластном резисторе, равна или больше мощности, выделяемой в обмотке исполнительного электромагнитного клапана).

Кроме того, в удерживающем режиме изнестная схема потребляет от бортсети автомобиля мощность, равную

Р=т„ ° Е, (3) а предлагаемая схема

P=I Е --=- I Е.

Т (4)

Из формул (3) и (4) видно, что при равенстве токов, протекающих через обмотку исполнительного электромагнитного клапана в удерживающем режиме (исполнительный электромагнитный клапан один и тот же), предлагаемый электронный ключ потребляет от. бортсети автомобиля мощность в скважность 9 раз меньше (скважность 9 по определению всегда больше 1), чем известный °

Таким образом применение импульсного режима питания исполнительного электромагнитного клапана позволяет уменьшить габаритные размеры, массу и потребляемую энергию.

Формула изобретения

Устройство для управления электромагнитом, содержащее диод, включенный параллельно обмотке электромагнита, два транзистора, база первого из которых подключена к выходу импульсного формирователя управляющего сигнала, а эмиттер — к минусовому проводу, а второй транзистор включен последовательно с обмоткой электромагнита между плюсовым и минусовым проводами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности устройства путем снижения расхода электроэнергии, оно снабжено стабилитроном, включенным в цепь диода, импульсный формирователь управляющего сигнала включает в себя ждущий мультивибратор, элементы И и ИЛИ и генератор импульсов, выход которого соединен с одним входом элемента И, другим вхо13324 и, Фиг. Г дом которого совместно с входом мультивибратора образован вход вклюl чения формирователя, выходы мультивибратора и элемента И подключены к

5 входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с базой первого транзистора, подключенного коллектором к базе вто11 8 рого транзистора, эмиттер которого подключен к плюсовому проводу, а коллектор — через обмотку электромагнита к минусовому проводу, катод диода подключен к катоду стабилитрона, а анод диода подключен к минусовому проводу.

1332411

« I «

««

Il ««««

l««««««1

«««1 Риг,5

Составитель С.Макаров

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Закаэ 3841/49 Тираж 697 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4