Устройство для управления электромагнитным механизмом

 

Изобретение относится к системам автоматическог о управления и регулирования , в частности к устройствам импульсног о управления электромагнитными механизмами с форсированным включением. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей , повышение КПД и надежности работы устройства. Это достиг ается введением в устройство управления ника 8 повышенного постоянног-о напряжения , двух дополнительных транзисторов 7 и 23 pasHoi o типа проводимости с двумя резисторами 24 и 25, отсекающего диода 6. Элементы обратной связи контроля тока в обмотке 1 ЭММ снабжены источником 15 опорног о напряжения и элементом И 18. Это позволяет получать импульс форсировки заданной амплитуды и длительности в соответствии от тока в.обмотке ЭММ и независимо от тока удержания, что устраняет потери на коммутацию транзисторов с высокой частотой и повышает надежность работы устройства. При этом возможность рег улировкн верхнего и нижнего уровней переключения рег енеративного компаратора на операционном усилителе 13 в широких пределах расширяет эксплуатационные возможности устройства. 2 ил. с (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1372377 А1 (51) 4 Н 01 F 7/18 Н 01 Н 47/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4098565/24-07 (22) 11.08.86 (46) 07.02.88. Бюл. IW 5 (71) Институт электродинамики АН

УССР (72) В.Г.Смолянинов (53) 621.318.3-4 (088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

9 769656, кл. H 01 H 47/32, 1978.

Авторское свидетельство СССР гг 1081698, кл. Н 01 Н 47/32, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГHHTHbIM 1ЕХАНИЗГ1ОИ (57) Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к устройствам импульсного управления электромагнитными механизмами с форсированным включением. Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей, повышение КПД и надежности работы устройства. Это достигается введением в устройство управления источ ника 8 повышенного постоянного напряжения, двух дополнительных транзисторов 7 и 23 разного типа проводи. мости с двумя резисторами 24 и 25, отсекающего диода 6. Элементы обратной связи контроля тока в обмотке 1

ЭММ снабжены источником 15 опорного напряжения и элементом И 18. Это позволяет получать импульс форсировки заданной амплитуды и длительности в соответствии от тока в.обмотке Эг гг1 и независимо от тока удержания, что устраняет потери на коммутацию транзисторов с высокой частотой и повышает надежность работы устройства.

При этом возможность регулировки верхнего и нижнего уровней переключения регенеративного компаратора на операционном усилителе 13 в широких пределах расширяет эксплуатационные возможности устройства. 2 ил.

1372377

Изобретение относится к оистемам автоматического управления и регулирования, в частности к устройствам импульсного управления электромагнитными механизмами с форсированным включением.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных воэможностей, повышение КПД и надежности работы уст- 1ð ройства.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства для управления ЭИИ, на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений и токов на основных элемен- 15 тах схемы.

Предлагаемое устройство состоит из обмотки электромагнитного механиз †ма (ЭИИ) 1, включенной в диагональ моста, два противоположных плеча ко- 20 торого образованы диодами 2 и 3, а два других — ключевыми транзисторами

4 и 5. В коллекторной цепи транзистора 4 включен отсекающий диод 6, который подключен анодом к коллектору 25 транзистора 4, а катодом — к точке подключения коллектора первого дополнительного транзистора 7 к диагонали мостовой схемы, образованной диодом 2 и транзистором 4, сюда же Зр подключен один вывод обмотки ЭММ 1, второй вывод которой подключен к точке соединения диода 3 с транзистором 5. Эмиттер первого дополнительного транзистора 7 подключен к плюсовому полюсу 8 источника повышенного постоянного напряжения, а эмиттер транзистора 4 подключен к плюсовому полюсу 9 основного источника постоянного напряжения, а к общему мину- 4р совому полюсу 10 источника питания одним концом подключен резистор 11 контроля тока, второй конец которого подключен к диагонали мостовой схемы, образованной диодом 2 и тран- 45 зистором 5. Диоды 2 и 3 включены в обратном направлении проводимости по отношению к основному источнику постоянного напряжения, а транзис-. торы 4 и 5 — в прямом. К точке соединения резистора 11 контроля тока с мостовой схемой через ограничительный резистор 12 подключен инвертирующий вход операционного усилителя (ОУ) 13, вышолняющий Функцию pereHe 55 ративного компаратора, выход которого через резистивный делитель 14 соединен с неинвертирующим входом ОУ 13, на который поступает напряжение с источника 15 опорного напряжения, через резистивный делитель 16 и ограничительный резистор 17. Выход ОУ 13 связан с вторым входом элемента И 18, первый вход которого связан с источником 19 внешнего управления и базой транзистора 20 управления, коллектор которого через вспомогательный резистор 21 связан с диагональю моста,образованной диодом 3 и транзистором 4 и подключенной к плюсовому полюсу 9 основного источника постоянного напряжения, и связан с базой транзистора 4, а эмиттер,транзистора 20 связан с базой транзистора 5 и через вспомогательный резистор 22 — с общим минусовым полюсом 10 источников питания. Сюда же подключен и эмиттер второго дополнительного транзистора

23, база которого соединена с выходом элемента И 18, а коллектор через вспомогательный резистор 24 связан с базой первого дополнительного 7 транзистора, а через вспомогательный резистор 25 — с плюсовым полюсом 8 источника повышенного постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Когда от источника 19 внешнего управления на первый вход элемента И

18 и базу транзистора 20 управления приходит сигнал логического 0 (сиг— нал 26 на фиг. 2), тогда транзистор

20 управления заперт, соответственно, заперты транзисторы 4 и 5 мостовой схемы потенциалами основного источника постоянного напряжения, поступающими на их базы через резисторы

21 и 22 с полюсов 9 и 10. На выходе элемента И 18 присутствует сигнал логического "0", поступающий на базу второго дополнительного транзистора

23, в результате чего он закрыт, и соответственно, закрыт первый дополнительный транзистор 7 потенциалом, поступающим на его базу через резисторы 24 и 25 с полюса 8. Через обмотку ЭИИ 1 ток не течет.

При поступлении от источника 19 внешнего управления сигнала логической "1" (сигнал 26 на фиг. 2) транзистор 20 управления открывается, через него начинает протекать ток, создающий падение напряжения на резисторах 21 и 22, которое прикладывается к базам транзисторов 4 и 5, открывая их. Сигнал логической "1"

1372377 также поступает на первьп» вход элемента И 18, на второй вход которого поступает сигнал с выхода Of 13.

Так как в первоначальный момент

5 времени после включения устройства напряжение на неинвертирующем входе

ОУ 13 эа счет действия источника 15 опорного напряжения будет вьппе, чем величина сигнала,.снимаемого с резистора 11 контроля тока, поэтому на выходе ОУ 13 присутствует сигнал логической "1" (сигнал 27-A на фиг. 2). В результате при совпадении на двух входах элемента И 18

11 11 сигналов логической 1»а e» o выходе также будет сигнал логической

1, который, поступая на базу второго дополнительного 23 транзистора, открывает его, в результате чего открывается и первьп» дополнительный транзистор 7. Все тра»»з»»стор»» 4, 5, 7, 20 и 23 открываются одновременно с приходом от источника 19 внешнего

II 11 управле»»»»я сг»» »» »1»а логической 1 25 и при наличии на выходе ОУ 13 си»нала логическои 1".

Через обмотку Э1Ж 1 начгп»ает протекать ток. Однако иэ-за того, что потенциал плюсового полюса Я источника повышенного постоя»»»»о» о»»а»»ряжения выше, чем потенциал пл»осового полюса 9 ос»»ов»»ого источ»»»»»»а постоянного напряжения, стекающ»»й диод

6 будет заперт и ток через открытый

4 транзистор протекать 1»е будет, а протекает по цепи: плюсовой по»»»ос 8, первый дополнительный 7 транз»»стор, обмотка ЭМ11 1, транзистор 5, резис- ». тор 11 контроля тока, общий м»п»усовой полюс 10 источников питания. Таким образом формируется передний фронт импульса тока в обмотке ЭЫ1

1 (сигнал 28 на фиг. 2) под действием источника повышенного постоянного напряжения. Падение напржкен»»я, пропорциональное току в обмотке Э1И 1, снимается с резистора 11 контроля тока и через ограничительный резистор

12 поступает на инвертирующий вход

ОУ 13 (сигнал 27-Б на фиг. 2), Величина верхнего и нижнего уровней переключения (сигнал 27-А на фиг. 2), ОУ 13 определяется напряжением, подаваемым на его неинвертирующий вход с резистивных делителей 14 и 16, причем реэистивным делителем 16 устанавливается величина верхнего уровня переключения, а резистивнь»м делителем 14 — нижнего.

При достижении сигналом, поступающим с выхода резистора 11 контроля тока на инвертирующий вход ОУ 13 (сигнал 27-Б на фиг. 2), величины верхнего уровня переключения (сигнал

27-A на фиг. 2), установленного на неинвертирующем входе ОУ 13, происходит переключение ОУ 13, и на его выходе устанавливается сигнал логического "0". При этом, за счет положительной обратной связи выхода ОУ с его неинвертирующим входом через реэистивный делитель 14, на нем устанавливается величина нижнего уровня переключения О> 13 регенеративного компаратора. Сигнал логического "011 через второй вход элемента И 18 поступает на его выход, а с него — на базу второго дополнительного транзистора 23, закрывая его. При этом закрывается и первьп» дополнительный 7 транзистор, вследствие чего ток в обмотке ЭИ! 1 уменьшается (сигна»» 28 на фиг. 2) до величины, задаваемой уровнем напряжения основного источника постоянного напряжения, и замыкается по цепи: плюсовой полюс

9, транзистор 4, отсекающий диод 6, обмотка ЭМ1 1, транзистор 5, резистор 11 контроля тока, общий минусовой полюс 10 источников питания. Причем сигнал, пропорциональный этому, току и поступающий на инвертирующий вход ОУ 13 (сигнал 27-Б «а фиг. 2). всегда больше, чем»»E»»»»÷»»»»ë нижнего уровня переключения задаваемого резистивным делителем 14 положительной обратной связи ОУ 13 (сигнал 27-А на фиг. 2), за счет чего на выходе ОУ поддерживается сигнал логического

0, который запрещает включение дополнительных транзисторов 7 и 23.

При очередном поступлении от источшп:а 19 внешнего управления сигнала логического "О" (сигнал 26 на фиг. 2) транзистор 20 управления запирается, что вызывает запирание транзисторов 4 и 5 мостовой схемы.

При этом ток в обмотке Э1 11 1 1 мгновен- но не падает до 0 (сигнал 28 на фиг. 2), а поддерживается за счет

ЭДС самоиндукции, замыкаясь по цепи: один конец обмотки ЭМ1 1, диод

3 мостовой схемы, плюсовой полюс 9 основного источника постоянно» о напряжения, общий минусовой полюс 10, 77

5 13723 резистор 11 контроля тока, диод 2 мостовой схемы, второй конец обмотки ЭИМ 1.

При этом сигнал отрицательной полярности (сигнал 27-Б на фиг. 2), 5 снимаемьп» с резистора 11 контроля тока, поступает через ограничительный резистор 12 на инвертирующий вход ОУ 13 регенеративного компаратора. Так как этот сигнал по величине меньше, чем величина нижнего уровня переключения, установленного на неинвертирующем входе ОУ 13, то на выходе ОУ 13 устанавливается сигнал логической "1", одновременно с этим на неинвертирующем входе ОУ 13 устанавливается напряжение, соответствующее верхнему уровню переключения.

В дальнейшем работа устройства 2О происходит аналогично.

Таким образом, по сравнению с известным устройством, введение источника пс вышенного постоянного напряжения, источника опорного напряжения, двух дополнительных транзисторов разного типа проводимости с двумя резисторами, отсекающего диода и элемента И, позволяет следить за изменением тока в нагруэочной обмотке и отключить источник повышенного постоя»»г»ого напряжения при достижении заданного значения, при этом величина напряжения основного источника постоянного напряжения выбирается из условия получения тока удержания в установившемся режиме работы Э1Ф1 и гораздо меньше, чем в известном устройстве, что вместе с отсутствием потерь на коммутацию транзисторов с высокой 4О частотой повышает КПД устройства. За счет получения форсировочного импульса напряжения заданной амплитуды и длительности, независимо от времени заряда времязадающего конденсатора, улучшаются динамические характеристики электромагнитного механизма, повь»шае»г быстродействие и надежность работы устройства. А возможность раздельной регулировки верхнего и нижнего пределов срабатывания регенеративного компаратора позволяет формировать амплитуду переднего фронта токового импульса в широких пределах относительно тока удержания и независимо от него, что позволяет 55 расширить Ьункциональиые возможности устройства и область его применения.

Формула изобретения

Устройство для управления электромагнитным механизмом, содержащее выводы для управления обмотки электромагнитного механизма, выводы для подключения источника постоянного напряжения, два силовых транзистора разного типа проводимости, два силовых диода, транзистор управления, регенеративный компаратор, выполненный на операционном усилителе, токоизмерительный резистор, два токоограничивающих резистора, два резистивных делителя и два вспомогательных резистора, причем силовые транзисторы и силовые диоды включены по мостовой схеме, два противоположных плеча моста образованы диодами, включенными в обратном направлении по отношению к источнику постоян »ого напряжения, два других — транзисторами, включеннь»»»и в прямом»»аправлени»»»»о отношению к источнику постоянного напряжения, и соединенными коллекторами с выводами для подключения обмотки электромагнитного механизма, вторая диагональ моста соединена с выводами для подключения источника постоянного напряжения, неинвертирующий вход операционного усилителя через первый токоограничивающий резистор соединен с первым резистивным делителем и через второй резистивный делитель подключен к выходу операцио»»»»о» о ус»»лг»теля, инвертирующий вход операционного усилителя через второй токоограничивающий резистор соединен с токоизмерительным резистором, базы силовых транзисторов соединены соответственно с коллектором и эмиттером транзистора управления и через первый и второй вспомогательные резисторы — соотватствен»»о с первым и вторым выводами для подключения иСточника постоянного напряжения, о,т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, повышения КПД и надежности устройства, в не»о введены выводы для подключения источника повышенного постоянного напряжения, выводы для подключения источника опорно— го напряжения, два транзистора разного типа проводимости, третий и четвертьп» вспомогательные резисторы, отсекающий диод и элемент И, причем первый вход элемента И соединен с базой транзистора управления, второй

1372377 точника повышенного постоянного наСоставитель A.Êàðåòíèêoâ

Редактор А.Ворович Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

Заказ 487/43 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 вход элемента И соединен с выходом операционного усилителя, выход элемента И соединен с базой первого транзистора включенного между втоУ

5 рым выводом для подключения источника постоянного напряжения и точкой соединения первых выводов третьего и четвертого вспомогательных резисторов, второй вывод третьего вспомога- 10 тельного резистора соединен с первым выводом для подключения источника повышенного постоянного напряжения, второй вывод четвертого вспомогательного резистора подключен к базе второго транзистора, включенного между первым выводом для подключения испряжения и диагональю моста, в плече которой находится транзистор того же типа проводимости, последовательно с которым включен отсекающий диод, токоизмерительный резистор включен между вторым выводом для подключения источника постоянного напряжения и второй диагональю моста, первый резистивный делитель соединен с выводами для подключения источника опорного напряжения, вторые выводы источника постоянного напряжения, источника повышенного напряжения и источника опорного напряжения объединены между собой.