Устройство для управления электромагнитным механизмом

 

G Il M C A H H E н1769656

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.11.78 (21) 2689434/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М Кл з

Н 01Н 47/32

Государственный комитет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (53) УДК 621.321.725 (088.8) ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Авторы изобретения

А. И. Иванов, В. В. Безруков и Н. В. Голованов

Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛ ЕКТРОМАГН ИТН ЫМ МЕХАНИЗМОМ

Изобретение относится к автоматике, в частности к схемам форсированного включения и отключения электромагнитных механизмов (ЭММ) (например электромагнитных реле, клапанов и т. п.).

Известно устройство для управления электромагнитным механизмом, содержащее источник напряжения с балластными резисторами и элементы управления и рассеивания энергии, накопленной в обмотке электромагнитного механизма (1).

Недостатком известного устройства является то, что энергия, накопленная в магнитном поле обмотки, рассеивается на стабилитронах, что не позволяет повысить

КПД устройства при сохранении его быстродействия.

Известно также устройство для управления электромагнитным механизмом, содержащее мост, подключенный одной диагональю к клеммам источника питания, а другой — к обмотке электромагнитного механизма, два противоположных плеча моста образованы диодами, включенными в обратном направлении по отношению к источнику питания, а два других — транзисторами разного типа проводимости, включенными в прямом направлении по отношению к источнику питания, база одного из которых, например, и-р-п типа, подключена через резистор к источнику внешнего управляющего сигнала, последовательно с этим транзистором включен измерительный резистор, один из выводов которого связан с первым входом дифференциального электронного реле (ДЭР), выход которого подключен к базе второго транзистора, второй вход ДЭР присоединен к средней точке резистивного делителя, включенного между первым выводом измерительного резистора точкой соединения балластного резистора и катодом опорного диода, анод которого подключен к отрицательному выводу источника пита15 ния (2).

Недостатком этого устройства является то, что измерительный резистор включен в эмиттерную цепь транзистора моста, и по нему, кроме тока обмотки ЭММ, протекает ток управляющего сигнала, что снижает точность работы устройства. Опорный диод в этой схеме подключен к источнику управляющего сигнала и, являясь дополнительной нагрузкой для него, требует увеличения мощности источника.

Кроме того, в устройстве обеспечивается поддержание пороговых значений тока в обмотке ЭММ неизменными в течение

30 всей продолжительности рабочего цикла, 769656 что не является оптимальным с точки зрения экономичности и быстродействия.

Целью изобретения являются повышение точности управления током, уменьшение энергии, потребляемой от источника управляющего сигнала, повышение технико-экономических показателей, быстродействия и сокращения времени подготовки к повторному включению.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления электромагнитным механизмом катод опорного диода через балластный резистор соединен с положительным выводом источника питания, а коллектор транзистора и-р-и типа подключен к первому выводу измерительного резистора, а его эмиттер подключен к отрицательному выводу источника питания, кроме того, оно снабжено тремя дополнительными резисторами, двумя дополнительными диодами и конденсатором, причем конденсатор с тремя резисторами образуют импульсную мостовую схему, включенную одной диагональю между катодом опорного диода и точкой соединения измерительного резистора с обмоткой электромагнитного механизма, а первый дополнительный диод включен в другую диагональ этого моста, анод диода подключен к одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого подключена ко второму выводу измерительного резистора, катод первого дополнительного диода подключен к первому входу электронного дифференциального реле, второй дополнительный диод подключен параллельно одному из резисторов импульсной мостовой схемы, причем катод этого диода подключен к первой обкладке конденсатора, а erо анод — к катоду опорного диода, отрицательная шина питания дифференциального электронного реле соединена с коллектором транзистора и-р-и типа.

На чертеже представлено предлагаемое устройство, принципиальная схема.

Устройство для управления электромагнитным механизмом (ЭММ) содержит обмотку 1 ЭММ, включенную в диагональ моста, два противоположных плеча которого образованы диодами 2 и 3, а два других — транзисторами 4 и 5. В другую диагональ моста включен источник 6 питания, причем диоды 2 и 3 включены в обратном по отношению к этому источнику направлении, а транзисторы 4 и 5 — в прямом.

База транзистора 4 через резистор 7 соединена с источником 8 управляющего сигнала и, последовательно с этим транзистором 4 в его коллекторную цепь включен измерительный резистор 9. Между катодом опорного диода 10 и точкой соединения коллектора транзистора 4 и резистора 9 включен делитель напряжения, образованный резисторами 11 и 12, к средней точке которого подключен один вход дифферен5

4 циального электронного реле (ДЭР) 13.

Между другим выводом резистора 9 и катодом диода 10 включена импульсная мостовая схема, образованная резисторами

14 — 16 и конденсатором 17, в диагональ которой включен диод 18. Конденсатор 17 соединен одной обкладкой с резистором 9, а другой — с анодом диода 18. Точка соединения катода диода 18 с резисторами 14 и 15 связана с другим входом ДЭР 13. Параллельно резистору 16 включен диод 19, анод которого соединен с катодом диода

10. Выход ДЭР 13 подключен к базе транзистора 5. Анод опорного диода 10 соединен с отрицательным выводом источника 6 питания, а катод через резистор 20 связан с положительным выводом источника 6 питания. Отрицательная шина питания ДЭР

13 связана с коллектором транзистора 4, а положительная — с положительным выводом источника 6 питания.

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего сигнала транзистор 4 открывается и подключает к источнику 6 питания ДЭР 13 и к источнику опорного напряжения, которым является опорный диод 10, делитель, образованный резисторами 11 и 12, и соединенные последовательно резистор 9 и импульсную мостовую схему.

В начальный момент времени после подачи управляющего сигнала напряжение на конденсаторе 17 равно нулю, поэтому потенциал катода диода 18 оказывается выше потенциала его анода, и диод 18 закрыт. При этом разность напряжений на входах ДЭР 13 определяется опорным напряжением, делителями, образованными резисторами 11 и 12, резисторами 14 и 15 и напряжением на резисторе 9, которое пропорционально току обмотки 1 ЭММ.

Величина опорного напряжения и параметры делителей выбираются такими, что разность входных сигналов ДЭР 13 при нулевом токе обмотки 1 ЭММ оказывается меньше порога опускания ДЭР и на выходе его устанавливается сигнал, открывающий и насыщающий транзистор 5. По цепи, образованной транзистором 5, обмоткой 1 ЭММ, измерительным резистором 9, транзистором 4 и источником 6 питания, начинает протекать ток, нарастающий с постоянной времени, определяемой параметрами обмотки 1 ЭММ. По мере нарастания тока увеличивается падение напряжения на резисторе 9 и, пропорционально ему, — разность входных напряжений ДЭР

13, которая при определенном токе обмотки 1 ЭММ достигает величины порога срабатывания ДЭР, Транзистор 5 переходит в закрытое состояние, и индуктивный ток обмотки 1 ЭММ, экспоненциально уменьшаясь, протекает по цепи, образованной обмоткой 1 ЭММ, резистором 9, транзи769656 стором 4, диодом 2. При уменьшении тока и вместе с ним напряжения на измерительном резисторе до значения, при котором разность входных напряжений ДЭР

13 становится меньше порога отпускания, на выходе ДЭР 13 появляется сигнал, открывающий транзистор 5 и ток обмотки начинает нарастать вновь. Устанавливаются устойчивые колебания тока в обмотке 1

ЭММ между двумя стабильными уровнями.

По мере заряда конденсатора 17 потенциал анода диода 18 растет. В некоторый момент времени диод 18 открывается, и напряжение на резисторе 14 увеличивается вместе с напряжением на конденсаторе, вследствие чего разность входных напряжений ДЭР 13 достигает значения порогов срабатывания прп меньших значениях тока обмотки 1 ЭММ.

При снятии управляющего сигнала транзистор 4 закрывается и отключает питание

ДЭР 13, что приводит к запиранию транзистора 5. Индуктивный ток обмотки 1

ЭММ замыкается по цепи, образованной диодами 2, 3 и источником 6 питания, отдавая в источник энергию, накопленную в магнитном поле обмотки 1 ЭММ. Кроме того, меняется полярность напряжения, приложенного к импульсной мостовой схеме. К конденсатору 17 через диод 19 прикладывается напряжение, равное разности опорного напряжения и напряжения источника питания, что обуславливает быстрый разряд конденсатора и подготавливает устройство к повторному включению.

Включение измерительного резистора в коллекторную цепь транзистора моста и подключение катода опорного диода через балластный резистор к положительной шине питания позволяет уменьшить энергию, потребляемую от источника управляющего сигнала, а также за счет исключения протекания тока управляющего сигнала по измерительному резистору повысить точность ограничения тока в обмотке ЭММ.

Введение дополнительного конденсатора, трех резисторов, образующих импульсную мостовую схему, и диода, включенного в ее диагональ, позволяет устанавливать ток в обмотке ЭММ в начальный момент времени выше номинального, что сокращает время включения ЭММ, с последующим уменьшением тока до значения ниже номинального, но превышающего ток отпускания ЭММ, что снижает потребление энергии от источника и сокращает время, требуемое для выключения ЭММ.

Включение диода параллельно резистору импульсной мостовой схемы и подключение отрицательной шины питания ДЭР к коллектору транзистора моста позволяют за счет форсированного разряда конденсатора сократить время, необходимое для подготовки устройства к повторному вклю10

65 чепшо, и повысить его экономичность за счет отключения питания ДЭР во время паузы.

Формула изобретения

1. Устройство для управления электромагнитным механизмом, содержащее мост, подключенный одной диагональю к клеммам источника питания, а другой — к обмотке электромагнитного механизма, два противоположных плеча моста образованы диодами, включенными в обратном по отношению к источнику питания направлении, а два других — транзисторами разного типа проводимости, включеннь1ми в прямом направлении по отношению к источнику питания, база одного из которых, например, и- р- и типа, подключена через резистор к источнику внешнего управляющего сигнала, последовательно с этим транзистором включен измерительный резистор, один из выводов которого связан с первым входом дифференциального электронного реле, выход которого подключен к базе второго транзистора, второй вход дифференциального реле присоединен к средней точке резистивного делителя, включенного между первым выводом измерительного резистора и точкой соединения балластного резистора и катодом опорного диода, анод которого подключен к отрицательному выводу источника питания, отличающе е с я тем, что, с целью повышения точности управления током и уменьшения энергии, потребляемой от источника управляющего сигнала, катод опорного диода через балластный резистор соединен с положительным выводом источника питания, а коллектор транзистора и-р-и типа подключен к первому выводу измерительного резистора, а его эмиттер подключен к отрицательному выводу источника питания.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения техникоэкономических показателей и быстродействия, оно снабжено тремя дополнительными резисторами, дополнительным диодом и конденсатором, причем конденсатор с тремя резисторами образуют импульсную мостовую схему, включенную одной диагональю между катодом опорного диода и точкой соединения измерительного резистора с обмоткой электромагнитного механизма, а в другую диагональ этого моста включен дополнительный диод, анод которого подключен к одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого подключена ко второму выводу измерительного резистора, катод дополнительного диода подключен к первому входу электронного дифференциального реле.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью сокращения

769656

Составитель E. Калинкин

Редактор Г. Петрова Техред А. Камышникова Корректор Н. Федорова

Заказ 2404/5 Изд, М 525 Тираж 857 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 времени подготовки к повторному включению, оно снабжено вторым дополнительным диодом, подключенным параллельно одному из резисторов импульсной мостовой схемы, причем катод этого диода подключен к первой обкладке конденсатора, а его анод — к катоду опорного диода, отрицательная шина питания дифференциального электронного реле соединена с коллектором транзистора и-р-и типа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Патент Франции № 2259393, кл. G 05F

1/00, 1975.

2. Патент США № 3896346, кл. Н 01Н

47/32, 1975 (прототип).