Устройство для управления электромагнитом Советский патент 1984 года по МПК H01F7/18 

1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, н пример, в качестве электропривода ле топротяжного механизма самописца с автономным электропитанием. Известно устройство для управлени электромагнитом с подвижным якорем, содержащее индуктивную катушку элект ромагнита, подключенную к источнику питания через добавочное сопротивление, которое шунтировано замкнутым контактом, св-язанным с подвижным якорем. При обесточенной обмотке кон такт замкнут, его размыкание происхо дит лишь в конце хода якоря, при это добавочное сопротивление подсоединяется последовательно к обмотке элект магнита и ток нарастает до меньшего установившегося значения, величина которого все же достаточна для удер жания электромагнита в притянутом по ложении Cl 1 . Недостаток устройства обусловлен наличием электрических контактов и заключается в малой надежности управления электромагнитом по причине возможной коррозии контактов, например, при длительной экспуатации в неблагоприятных климатических условиях. Известно также устройство для управления электромагнитом с подвижным якорем, содержащее электронный ключ включенный последовательно с обмоткой электромагнита, подсоединенный параллельно к электронному ключу резистор, геркон, включенный в управляющую цепь электронного ключа Это устройство имеет большую надежность, так как ток через геркон имеет меньшее значение t2. Однако контакты геркона могут также отказать, например, по причине залипания. Кроме того, требуется тщательная регулировка положения гер кона по отношению к сердечнику элект ромагнита. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления электромагнитом с подвижным якорем, содержащее схему запуска, катушку электромагнита, подключенную к источнику питания через электронный ключ и резистор, триггер, логические элементы и схему сравнения и источник опорного напряжения, один из входов триггера соединен со схемой запуска, а выход - с управляющей цепью электронного ключа. 4 Принцип работы известного устройства заключается в том, что электромагнит отключается в момент вторичного наступления равенства опорного. напряжения и текущего напряжения, пропорционального току, протекающему через электромагнит. Этот принцип пригоден при постоянной нагрузке на якорь электромагнита ГЗ 1 Однако, когда нагрузка на электромагнит (и напряжение питания) изменяется в широких пределах, как это имеет место в автономном самописце изза наличия фрикционов, известное устройство не гарантирует надежного отключения электромагнита, поскольку текущее напряжение может совпасть с опорным только один раз: это может произойти как при увеличении нагрузки на электромагнит, так и при уменьшении нагрузки. В обоих случаях отключения электромагнита не произойдет. Кроме того, надежность работы известного устройства понижается также в связи с тем, что в нем питание с обмотки электромагнита снимается в TOTI момент, когда якорь еще не закончил i свой рабочий ход, поэтому после отключения питания рабочий ход якоря заканчивается по инерции, что также может привести к отказу в работе устройства при случайном увеличении механической нагрузки на якорь электромагнита. К недостаткам известного устройства следует отнести также наличие ручной регулировки величины опорного напряжения. Целью изобретения является повышение наделаюсти управления электромагнитом при переменной нагрузке на якорь электромагнита. Указанная цель достигается тем, что в устройство дJ:я управления электромагнитом, содержащее узел запуска, выводы для подключения обмотки электромагнита, электронный ключ, триггер, схему сравнения, токоизмерительный резистор и выводы для подключения источника питания, причем электронный ключ, выводы для подключения обмотки электромагнита и токоизмерительный резистор соединены последовательно, указанная последовательная цепь соесщнена с выводами для подключения источника питания, токоизмерительный резистор соединен с одним из входов схемы сравнения, выход схемы сравнения соединен с одним из входов триггера, другой вход которого подключен к выходу узла запуска, а выход - к управ ляющему входу электронного ключа, вв дено инерционное звено, вход которого соединен с токоизмерительным рёзистром, а выход - с другим входом схеьа 1 сравнения. На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства для управления электромагнитом; на фиг. 2 диаграмма режимов работы предпагаемо го устройства (а - кривые напряжений на резисторе, сплошная линия, и на выходе интегрирующей цепи, пунктирная линия,V вх.сх.чр.; б - напряжение на выходе схемы сравнения Увых. ср.; в - напряжение на обмотке элек ромагнита V эм) . Устройство содержит узел 1 запуска, выдающего ряд последовательных импульсов, длительность каждого из которых меньше времени срабатывания управляемого электромагнита с обмоткой 2, в качестве которого применен электромагнит с подвижным якорем от серийно выпускаемых нашей промьшшен ностью шаговых искателей типа ШИ-11. Для привода барабана самописца схема запуска (включающая в себя одновибратор, периодически запускаемый от электронных часов) выдает импульсы через 1-60 с в зависимости от требуе мой скорости передвижения бумажной ленты самописца. Устройство также включает D-триггер 3, имеющий три входа: установочный S-вход, синхронизирующий С-вход и информационный D -вход; электронный ключ 4, низкоомный резистор 5, инерционное звено задерживающее импульсы напряжения по времени, в качестве которого применена интегрирующая RC-цепь, выполняющая функцию.апериодического звена схему 7 сравнения. Устройство дпя управления электро магнитом работает следующим образом. При выключенном устройстве-D-вход триггера заземпен, на S-входе низкий уровень напряжения, на С-вход со схекы 7 подается высокий уровень напряжения, при этом триггер 3 находится в исходном состоянии, ключ 4 выключен, электромагнит 2 обесточен. Дпя включения устройства с узла 1 запуска на установочный вход триггера 3 подается импульс, при этом триггер переключается, ключ 4 открывается и через электромагнит 2 протекает нарастающий ток. Этот ток протекает также и через резистор 5, напряжение на котором изменяется по кривой., изображенной на фиг.2.а сплошной линией, напряжение же на выходе инерционного звена 6, изображенное на фиг. 2 а пунктирной линией, будет отставать от него. В точке А эти напряжения ста новятся равными по величине,, после чего срабатывает схема 7 сравнения и выдает на триггер 3 низкий уровень напряжения, подготавливающий триггер 3 к переключению в исходное состояние, В точке Б ток через электромагнит достигает своего минимума, после чего начинает возрастать, В точке В напря:жения на входах схемы сравнения повторно становятся равными между собой, после чего схема 7 выдает на триггер 3 высокий уровень напряжения, при этом триггер 3 срабатывает, переключает ключ 4 и обесточивает электромагнит 2. Таким образом, на электромагнит 2 подается напряжение в течение времени t (фиг. 2 в),исчисляемого с момента выдачи импульса со схе№1 запуска 1 до момента окончения рабочего хода якоря электромагнита 2. Таким образом, преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в более надежной его работе благодаря тому, что его срабатывание происходит не по уровню напряжения, а по изменению формы тока.

Пвх схср

а

1Гбь/ схср

,t

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ, содержащее узел запуска, выводы для подключения обмотки электромагнита, электронный ключ,, триггер, схему сравнения, токоиэмерительный реэистор и вы/;- . воды для подключения источника питания , причем электронный ключ, выводы для подключения обмотки электром гнита и токоизмерительный резистор соединены последовательно, указанная последовательная цепь соединена с выводами для подключения источника питания, токоизмерительный резистор соединен с одним из входов схемы сравнения, выход схемы сравнения соединен с одним из входов триггера, другой вход которого подключен к выходу узла запуска, а выход - к управляющему входу электронного ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности управления элект-§ ромагнитом, в него введено инерцион л ное звено, вход которого соединен с токоизмерительным резистором, а выход- с другим входом схемы сравнения. со 4 О 4j 4

в

иэм

Фиг.2