Устройство для управления электромагнитом

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электромагнитными аппаратами (реле, контакторы, бесконтактные электромагниты и т.п.). применяемыми в системах автоматического управления. Цель изобретения - повышение эффективности и достоверности управления за счет формирования импульса срабатывания подвижной системы электромагнита и повторной подачи в автоматическом режиме сигнала управления в случае несрабатывания электромагнита. Устройство содержит регулируемый источник питания, задатчик режимов, измеритель тока, дифференцирующий блок, выводы для подключения обмотки электромагнита, элемент задержки, шину для установки устройства в исходное состояние, три элемента ИЛИ. элемент И, два триггера, ключ, ждущий мультивибратор, два одновибратора, элемент ЗАПРЕТ, нагрузочный элемент. запоминающий элемент, формирователь импульса срабатывания электромагнита, выпрямитель и коммутационный элемент. При замыкании коммутационного элемента напряжение с выхода источника поступает на схему. Через обмотку электромагнита течет ток. Если электромагнит не Срабатывает, то схема автоматически формирует повторный сигнал на срабатывание. После включения электромагнита его питание осуществляется в экономичном режиме. 2 ил.00G

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 F 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Й (21) 4776637/07 (22) 03.01.90 (46) 30.01.92. Бюл. М 4 (71) Научно-исследовательский институт автоматики Научно-производственного объединения автоматики (72) Г„И. Стеценко (53) 621.318.3-5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1432621, кл. Н 01 F 7/18, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

3 Л Е КТРО МАГНИТОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электромагнитными аппаратами (реле, контакторы, бесконтактные электромагниты и т.п.), применяемыми в системах автоматического управления. Цель изобретения— повышение эффективности и достоверности управления за счет формирования импульса срабатывания подвижной системы электромагнита и повторной подачивавИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электромагнитными аппаратами (контакторы, бесконтактные электромагниты и т.п.), применяемыми в системах автоматического управления.

Известно устройство для управления электромагнитом, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, электронный ключ, источник постоянного напряжения, элемент обратной связи, формирователь циклического режима, пересчетный блок, электронный переключатель, задатчик тока возбуждения. элемент ИЛИ и элемент задержки, .. Ю, 1709402 А1 томатическом режиме сигнала управления в случае несрабатывания электромагнита. Устройство содержит регулируемый источник питания. задатчик режимов, измеритель то«а, дифференцирующий блок, выводы для подключения обмотки электромагнита, элемент задержки, шину для установки устройства в исходное состояние, три элемента ИЛИ, элемент И, два триггера, ключ,. ждущий мультивибратор, два одновибратора, элемент ЗАПРЕТ, нагрузочный элемент, запоминающий элемент, формирователь импульса срабатывания электромагнита, выпрямитель и коммутационный элемент.

При замыкании коммутационного элемента напряжение с выхода источника поступает на схему. Через обмотку электромагнита течет ток. Если электромагнит не срабатывает, то схема автоматически формирует повторный сигнал на срабатывание.

После включения электромагнита его питаwe осуществляется в экономичном режиме.

2 ил.

Известное устройство обладает тем недостатком, что не контролирует срабатывание подвижной системы электромагнита от управляющего сигнала, подаваемого на обмотку электромагнита. Указанный недостаток известного устройства снижает эффективность управления электромагнитом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство .для управления приводным электромагнитом, содержащее регулируемый источник питания, задатчик режимов, измеритель тока. причем выход задатчика режимов подключен к управляющему входу регулируемого источника питания. в выходной цепи

1709402

I0

)5

50 которого включены измеритель тока и выводы для подключения обмотки приводного механизма, а также дифференцирующий блок, блок определения полярности, два элемента И, элемент ИЛИ, RS-триггер, элемент задержки и выход для подключения источника сигнала начальной установки.

Выход измерителя тока подключен к входу дифференцирующего блока, выход которого соединен с входом блока определения полярности, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента

И, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выход — с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выводом для подключения источника сигнала начальной установки.

Второй вывод блока определения полярности подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с входом элемента задержки и первым входом задатчика режимов, а выход — с S-входом RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, выход

RS-триггера соединен с вторым входом задатчика режимов. . Известное устройство обладает тем недостатком, что не контролирует срабатывание подвижной системы электромагнита от управляющего сигнала, подаваемого на обмотку электромагнита, а также не обеспечивает в автоматическом режиме повторную подачу управляющего сигнала на обмотку электромагнита в случае его несрабатывания. Указанный недостаток снижает эффективность управления и достоверность срабатывания подвижной системы управляемого электромагнитного аппарата.

Цель изобретения — повышение эффективности управления и достоверности срабатывания подвижной системы электромагнита за счет формирования импульса срабатывания подвижной системы электромагнита и повторной подачи в автоматическом режиме сигнала управления на обмотку управляемого аппарата при его несрабатывании.

Поставленная цель достигается тем; что

-в известное устройство, содержащее регулируемый источник питания, задатчик режимов, измеритель тока. элемент задержки, дифференцирующий блок, выводы для подключения обмотки электромагнита. вывод для подключения сигналов установки устройства в исходное состояние, первый триггер, первый элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, выход задатчика режимов подключен к входу регулируемого источника питания, первый вывод для подключения обмотки электромагнита подключен к первому выводу измерителя тока, вывод для подключения сигнала установки устройства в исходное состояние подключен к первому входу первого элемента ИЛИ. введены коммутационный элемент, ключ, нагрузочный элемент, запоминающий элемент, формирователь импульса срабатывания, выпрямитель, второй и третий элементы

ИЛИ,. ждущий мультивибратор, первый и второй одновибраторы и второй триггер, При этом задатчик режимов имеет один вход, а первый вход первого элемента И— инверсный. Выход регулируемого источника питания подключен к первому контакту коммутационного элемента, второй контакт которого подключен к входу первого одновибратора и к входу ключа, Выход первого одновибратора подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки. Выход второго элемента ИЛИ подключен к входу ждущего мультивибратора, выход которого подключен к первому входу второго элемента И. Второй вход второго элемента И подключен к прямому выходу первого триггера, выход второго элемента И подключен к первому, входу третьего элемента ИЛИ; второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера и к входу задатчика режимов, выход третьего элемента ИЛИ подключен к входу управления ключа. Выход ключа подключен к второму выводу для подключения, обмотки электромагнита, к первому входу первого элемента И и к входудифференцирующего блока, Выход дифференцирующего блока подключен к

R-входу второго триггера, S-вход второго триггера подключен к выходу первого элемента ИЛИ. Инверсный выход второго триггера подключен к второму входу первого элемента И, выход которого подключен к входу второго одновибратора. Выход второго одновибратора подключен к входу элемента задержки и второму входу первого элемента ИЛИ. Вывод для подключения сигнала установки устройства в исходное состояние подключен к S-входу первого триггера, R-вход которого подключен к выходу выпрямителя. вход выпрямителя подключен к выходу формирователя импульса срабатывания, неинвертирующий вход которого подключен к первому выводу нагрузочного элемента и к первому выводу запоминающего элемента. Инвертирующий вход формирователя подключен к второму выводу нагрузочного элемента и к первому выводу для подключения обмотки электромагнита, Второй вывод запоминающего элемента и второй вывод измерителя тока

1.709402 предназначены для подключения к нулево- го триггера 24 подключен к второму входу му выводу источника питания. первого элемента И 11, выход которого подНа фиг. 1 приведена функциональная ключен к входу второго одновибратора 23. схема устройства; на фиг. 2 — диаграммы, Выход второго одновибратора 23 подклюпоясняющие работуустройства, 5 чен к входуэлемента 4задержки и второму

На фиг. 1 представлены регулируемый входу первого элемента ИЛИ 10. Вывод 8 источник 1 питания, задатчик 2 режимов, для подключения сигнала установки устройизмеритель 3 тока, элемент 4 задержки, ства в исходное состояние. подключен к Sдифференцирующий блок 5, выводы 6 и 7 входу первого триггера 9, R-вход которого для подключения обмотки электромагнита, 10 подключен к выходу выпрямителя 18. Вход вывод 8 для подключения сигналов установ- выпрямителя 18 подключен к выходу формики устройства в исходное состояние, пер- рователя 17 импульса срабатывания электвый триггер 9, первый элемент ИЛИ 10, ромагнита, неинвертирующий вход первый 11 и второй 12 элементы И, комму- которого подключен к первому выводу натационный элемент 13, ключ 14, нагрузоч- 15 грузочного элемента 15 и к первому вывоныйэлемент15,запоминающийэлемент16, ду запоминающего элемента 16. формирователь 17 импульса срабатывания Инвертирующий вход формирователя 17 подвижной системы электромагнита, вы- подключен к второму выводу нагрузочного прямитель 18, второй 19 и третий 20 элемен- элемента 15 и к первому выводу 6 для подты ИЛИ, ждущий мультивибратор 21, 20 ключения обмотки электромагнита. Второй первый 22 и второй 23 одновибраторы и вывод запоминающего элемента 16 и втовторой триггер 24. Выход захватчика 2 режи- рой вывод измерителя 3 тока предназначемов подключен к входу регулируемого ис- ны для подключения к нулевому выводу точника 1 питания. Первый вывод 6 для источника питания. подключения обмотки электромагнита под- 25 Режим работы формирователя 17 имключен к первому выводу измерителя 3 то- пульса срабатывания электромагнита вы-. ка. Вывод 8 для подключения сигнала бран так, что при подаче питания на схему установки устройства в исходное состояние устройства (фиг. 1) на выходе формироватеподключен к первому входу первого эле- ля 17 устанавливается отрицательное намента ИЛИ 10, причем задатчик режимов 30 пряжение (фиг. 2n), под действием которого имеет один вход, а первый вход первого заперт выпрямитель 18. Вследствие этого элемента И 11 — инверсный. Выход регули.- на входустановки в нулевое состояниетригруемого источника 1 питания подключен к гера 9 поступает уровень логического нуля, первому контакту коммутационного эле- а режим работы одновибраторов 22 и 23 мента 13, второй контакт которого под- 35 выбран так, что на их выходах (при подаче ключен к входу первого одновибратора 22 питания) устанавливается нулевой уровень и к входу ключа 14. Выход первого одно- напряжения(фиг, 2г. ж). вибратора 22 подключен к первому входу устройство работает следующим обравторого элемента ИЛИ 19, второй вход ко- зом. торого подключен к выходу элемента.4 за- 40 Перед началом работы схемы к первом У держки. Выход второго элемента ИЛИ 19 6 и второму 7 выводам для подключения подключен к входу ждущего мультивибра- обмотки электромагнита подключают обтора 21, выход которого подключен к пер- мотку управляемого аппарата, а на шину 8 вому входу второго элемента И 12. Второй установки устройства в исходное состояние вход. второго элемента И подключен к пря- 45 подают короткий импульс (фиг. 2а), для усмому выходу первого триггера 9. Выход вто- тановки устройства в исходное состояние, рого элемента И подключен к первому под действие которого, триггер 9 устанаввходу третьего элемента ИЛИ 20, второй ливается в единичное состояние, на его вход которого подключен к инверсному прямом выходе устанавливается логичевыходу первоготриггера 9 и к входу эадат- 50 ская единица (фиг. 2в), а на инверсном чика 2 режимов. Выход третьего элемента выходе — логический ноль, который постуИЛИ 20 подключен к входу управления клю- пает на первый вход элемента ИЛИ 20;ключ ча 14, выход ключа 14 подключен к второму 14 остается в разомкнутом состоянии; через выводу 7для подключения обмотки электро- элемент ИЛИ 10 триггер 24 устанавливается магнита, к первому входу йервого элемента 55 в единичное состояние, а на его инверсном

И 11 и к входу дифференцирующего блока выходе устанавливается логический ноль

5. Выход дифференцирующего блока под- (фиг, 2з), ключен к R-входу второго триггера 24 ° $- Для управления электромагнитом замывход которого подключен к выходу первого кают коммутационный элемент 13 и напряэлемента ИЛИ 10. Инверсный выход второ- .жение с выхода источника поступает на

1709402 вход одновибратора 22, который срабатывает и формирует на выходе импульс (фиг. 2г), который через элемент ИЛИ 19 поступает на вход ждущего мультивибратора 21, на выходе которого формируется импульс(фиг.

2д), который поступает на первый вход элемента И 12, который срабатывает, так как нв втором входе элемента И 12 присутствует логическая единица с прямого выхода триг-. гера 9(фиг. 2в). 1О

Сигнал логической единицы с выхода элемента И 12 через элемент ИЛИ 20 поступает на управляющий вход ключа 14, что приводит к его замыканию. При этом напряжение с выхода источника 1 питания через коммутационный элемент 13 и ключ

14 на время действия импульса (интервал времени между точками 25 и 26, фиг. 2д) поступает на обмотку электромагнита, а пройдя через обмотку электромагнита, — на измеритель 3 тока;

Ток в.обмотке электромагнита нарастает по определенному закону.

Если подвижная система электромагнита не срабатывает, то нарастание тока в обмотке электромагнита происходит без характерного провала (момент времени ме)кду точками 25 и 26, фиг. 2е, сплошная линия), а напряжение на неинвертирующий вход подается через интегрирующую цепь, состоящую из нагрузочного элемента 15 и запоминающего элемента 16, в результате чего форма напряжения на неинвертирующем входе является сглаженной по отношению к форме тока срабатывания, и ивменение сигнала на неинвертирующем входе запаздывает по отношению к изменению сигнала на инвертирующем входе (момент времени между точками 25 и 26, фиг. 2е, пунктирная линия).

Отсутствие характерного провала на кривой тока срабатывания электромагнита приводит к тому, что напряжения на входах формирователя 17 нарастают и напряжение на неинвертирующем входе не достигает . значения напряжения на инвертирующем входе, вследствие чего на выходе формирователя 17 сохраняется отрицательное напряжение (фиг. 2л), которым заперт выпрямитель 18. На выходе выпрямителя 18 сохраняется уровень логического нуля, который поступает на R-вход установки в нулевое состояние триггера 9 и не изменяет его состояние, вследствие чего на инверсном выходе триггера 9 сохраняется уровень логического нуля, который поступает на вход задатчика 2 режимов и не приводит @его срабатыванию, а на прямом выходе триггере 9 сохраняется уровень логической единицы, который поступает на

55 второй вход элемента И 12 и подготавливает его срабатывание, Одновременно управляющее напряжение поступает на первый инверсный вход элемента И 11 и запрещает его срабатывание, а по переднему фронту этого напряжения дифференцирующим блоком 5 формируется импульс (фиг. 2ж), под действием которого, триггер 24 устанавливается в нулевое состояние. На инверсном выходе триггера 24 устанавливается сигнал логической единицы (фиг. 2з), который поступает на второй вход элемента И 11.

По окончании действия сигнала управления (момент времени — точка 26. фиг. 2д) снимается сигнал запрета с первого инверсного входа элемента И 11, что приводит к его срабатыванию, так как на его втором входе присутствует логическая единица с инверсного выхода триггера 24, которая через элемент И 11 поступает на вход одновибратора 22, который срабатывает и формирует на выходе импульс (фиг. 2и), под действием которого через. элемент

ИЛИ 10 триггер 24 устанавливается в единичное состояние, Вследствие этого на его инверсном выходе устанавливается логический ноль (фиг, 2з, момент времени— точка 26), а пройдя элемент 4 задержки, время t3 которого выбрано из условия обеспечения восстановления схемы для последующих срабатываний электромагнита, указанный импульс (фиг, 2к) через элемент ИЛИ 1.9 поступает на вход ждущего мультивибратора 21, на выходе которого формируется, импульс (фиг. 2д), который поступает на первый вход элемента И 12 и, аналогично вышеизложенному, снова формируется управляющий сигнал на обмотку электромагнита.

Если подвижная система электромагнита срабатывает, то нарастание тока в обмотке электромагнита происходит с характерным провалом (фиг. 2е, момент вре- мени между точками 27 и 28. сплошная линия), обусловленным движением подвижной системы электромагнита. Напряжение с измерителя 3 тока поступает на входы формирователя 17. При этом в момент достижения напряжением на неинвертирующем входе (фиг, 2е, пунктирная линия) напряжения на инвертирующем входе (фиг, 2е, сплошная линия) формирователь 17 скачком переходит в область положительного насыщения (фиг. 2л), тем самым формируется передний фронт импульса на выходе формирователя 17, а в соответствии с характером изменения тока в обмотке электромагнита, когда напряжение на инвертирующем входе формирователя 17 до1709402 стигает значения напряжения. на неинвер- Формула изобретения тирующем входе (фиг. 2е); формирователь Устройство для управления электромаг17 скачком переходит в область отрицатель- нитом, содержащее регулируемый источник ного насыщения, тем самым формируется питания, эадатчик режимов, измеритель задний фронт импульса (фиг. 2л) на выходе 5 тока, элемент задержки, дифференцируюформирователя 17, характериэующийсобой щий блок, выводы для подключения обмотсрабатывание подвижной системы элект- кизлектромагнита; выводдля подключения ромагнита. Импульс с выхода формирова- сигналов установки устройства в исходное теля 17 через выпрямитель 18 поступает состояние, первый триггер, первый элена вход установки в нулевое состояние 10 мент ИЛИ и первый и второй элементы И, триггера 9 и по заднему фронту этого им- выход задатчика режимов подключен к вхопульса триггер 9 устанавливается в нуле- ду регулируемого источника питания, первоесостояние, вследствиечегона прямом вый вывод для подключения обмотки выходе триггера 9 устанавливается логиче- электромагнита подключен к первому вывоский ноль (фиг. 2в), под действием которо- 15 ду измерителя тока, выводдля подключения го закрывается элемент И 12, а на сигнала установки устройства в исходное инверсном выходе устанавливается логи- состояние подключен к первому входу перческая единица, которая черезэлементИЛИ soro элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я

0 поступает на управляющий вход ключа тем, что, с целью повышения эффек-.ивности

14, который остается в замкнутом состоя- 20 управления.и достоверности срабатывания нии. Указанный сигнал также поступает на подвижной системы электромагнита за счет вход эадатчика режимов 2, который изме- формирования импульса срабатывания поняет режим работы источника 1 питания, движной системы электромагнита и повтор= переводя его в экономичный режим удержа- ной подачи в автоматическом режиме сигнала ния электромагнита в сработанном состоя- 25 управления наобмоткууправляемогоаппарании (фиг, 2е). та при его несрабатывании. в него введены

По окончании управления электромаг- коммутационный элемент, ключ, нагрузочнитом размыкаюткоммутационныйэлемент . ный элемент, запоминающий э, ф (фиг, .6). осстановление схемы в исход- мирователь импульса срабатывания, ное состояние осуществляется аналогично 30 выпрямитель, второй и третий элементы вышеизложенному, за исключением тригге- ИЛИ, ждущий мультивибратор, первый и втора, для установки которого в первоначаль- рой одновибраторы и второй триггер, причем ное состояние необходимо подать импульс задатчик режимов имеет один вход, à пер(фиг. 2а), на шину 8 установки устройства в . вый вход первого элемента И вЂ” инверсный, исходное состояние, 35 выход регулируемого источника питания

Использование изобретения обеспечи- подключен к первому контакту коммутацивает повышение эффективности управле- онного элемента, второй контакт которого ния и достоверности срабатывания подключен к входу первого одновибратора подвижной системы управляемого элект- и к входу ключа, выход первого одновибраромагнита. Это выражается в том, что 40 тора подключен к первому входу второго предлагаемого устройство по сравнению с элемента ИЛИ, второй вход которого подизвестным обеспечивает не только подачу ключен к выходу элемента задержки. выход управляющего, сигнала на обмотку электро- второго элемента ИЛИ подключен к входу магнита и удержание его в сработанном со- ждущего мультивибратора. выход которого стоянии в экономичном режиме работы 45 подключен к первому входу второгоэлеменрегулируемого источника питания, но и та И, второй вход второго элемента И подобеспечивает управление работой электро- ключен к прямому выходу первого триггера, магнита с фиксированием срабатывания его выход второго элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй

Кроме того, предлагаемое устройство 50 вход которого подключен .к инверсному обеспечивает в автоматическом режиме выходу первого триггера и к входу задатформирование повторного воздействия чика режимов, выход третьего элемента управляющего сигнала на обмотку электро- ИЛИ подключен к входу управления ключа, магнита при несрабатывании его подвиж- выход ключа подключен к второму выводу ной системы, что позволяет парировать 55 для подключения обмотки электромагнита, сбои в работе подвижной системы управля- к первому входу первого элемента И и к емого аппарата и это, как следствие, позво- входу дифференцирующего блока, выход ляет повысить надежность устройств дифференцирующего блока подключен к Rавтоматики. где используется управляемый входу второго триггера, S-вход второго триггера подключен к выходу первого эле1709402

15 мента ИЛИ, инверсный выход второго триггера подключен к второму входу первого элемента И, выход которого г1одключен к входу второго одновибратора, выход второ- го одновибратора подключен к входу элемента задержки и второму входу первого элемента ИЛИ, вывод для подключения сигнала установки устройства в исходное состояние подключен к $-входу:первого триггер®, й-вход которого подключен к выходу выпрямителя, вход выпрямителя подключен к выходу формирователя импульса срабатывания, неинвертирующий вход которого подключен к первому выводу нагру эочного элемента и к первому выводу запоминающего элемента, инвертирующий б вход формирователя импульса срабатывания подключен к второму выводу нагрузачного элемента и к первому выводу для подключения обмотки электромагнита, второй вывод запоминающего элемента и

10 второй вывод измерителя тока предназначены для подключения к нулевому выводу питания.

1709402

Составитель Г. Стеценко

Техред M.Моргентал Корректор M. Муска

Редактор Э. Слиган

Проивводстввнно-ивдатввьский комбинат "Латант", г, Ужгород, ув.Гагарина. 101

Заказ 430 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5