Устройство для управления электромагнитным механизмом Советский патент 1985 года по МПК H01H47/32 

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к устройствам импульсного управления электромагнитными механизмами (ЭММ).. Цель изобретения - повышение стабильности величины среднего тока в обмотке ЭММ. На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого устройства для управления электромагнитным механизмом; на фиг. 2 - эпюры напряжений источника питания Uft, неинвертирующего Uj и инвертирующего Ug входов операционного усилителя, а также эпюры тока второго ключа IK при малой величине реактивной составляющей сопротивления обмотки ЭММ. Устройство для управления ЭММ (фиг. 1) содержит операционный усилитель 1, неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор 2 со средней точкой первого резистивного делителя напряжения питания 3, 4 и через второй резистор 5 с выходом операционного усилителя 1, инвертирующий вход операционного усилителя 1 соединен со средней точкой второго резистивного делителя напряжения питания 6, 7, первый ключевой элемент 8, вывод управления которого соединен с выходом операционного усилителя 1, второй вывод - с общей щиной, третий вывод соединен через третий резистор 9 с потенциальной шиной и выводом управления второго ключевого элемента 10, один из выводов которого соединен с потенциальной шиной, другой вывод второго ключевого элемента 10 соединен с вывбдом 11 для подключения обмотки ЭММ, вывод 12 для подключения которой соединен с общей щиной, диод 13, подключенный параллельно выводам 11 и 12, в обратном направлении проводимости по отношению к источнику питания, последовательно соединенные времязадающий конденсатор 14, один вывод которого соединен с шиной питания, и резистор 15 цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 1, дополнительно введенные стабилизатор напряжения на последовательно включенных между шинами питания стабилитроне 16 и резисторе 17, и резистор 18, соединяющий выход стабилизатора напряжения с инвертирующим входом операционного усилителя 1, стабилитрон 16 подключен к шине питания, соединенной непосредственно с одним из выводов ключевого элемента 10, резистор 15 цепи отрицательной обратной связи соединяет среднюю точку первого резистивного делителя напряжения питания 3, 4 с третьим выводом первого ключевого элемента 8. Устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения потенциал неинвертирующего входа операционного усилителя, определяемый резистивноемкостным делителем 3,4, 14, превышает потенциал инвертирующего входа этого усилителя, определяемый резистивным делителем напряжения питания 6, 7, а также стабилитроном напряжения 16, 17 и резистором 18. В результате действия безынерционной положительной обратной связи на выходе операционного усилителя скачком устанавливается высокий уровень напряжения насыщения, приблизительно равный напряжению источника питания, открывающий ключевой элемент 8. На выводе ключевого элемента 8, соединенном с резисторами 9, 15 и управляющим выводом ключевого элемента 10, устанавливается напряжения, приблизительно равное потенциалу общей щины питания, открывающее ключевой элемент 10. Такое состояние удерживается до тех пор пока в результате заряда времязадающего конденсатора 14 через резисторы 3, 4, 15 и ключевой элемент 8 не наступает равенство напряжений на неинвертирующем и инвертирующем входах операционного усилителя. Дальнейший заряд времязадающего конденсатора 14 приводит к переключению устройства. На выходе операционного усилителя скачком устанавливается низкий уровень напряжения насыщения, закрывающий ключи 8 и 10, а на неинвертирующем входе операционного усилителя скачком устанавливается напряжения, определяемое резисторами 5, 2 цепи безынерционной положительной обратной связи, разностью напряжений инвертирующего входа и выхода операционного усилителя, а также напряжением на инвертирующем входе операционного усилителя. Начинается разряд времязадающего конденсатора 14 через резисторы 15,9 и резистивный делитель напряжения питания 3,4, который продолжается до момента выравнивания напряжений неинвертирующего и инвертирующего входов операционного усилителя, соответствующего моменту очередного переключения устройства. Таким образом, на управляющем выводе ключевого элемента 10 обеспечиваются незатухающие колебания прямоугольных импульсов, коэффициент заполнения которых определяется резистивными делителями напряжения питания 3,4 и 6,7, резисторами цепи безынерционной положительной обратной связи 5 и 2, а также дополнительно введенными стабилизатором напряжения 16,17, резистором 18 и напряжением питания. В цепи, образованной источником питания, ключевым элементом 10, обмоткой ЭММ, подключаемой к выводам 11, 12, начинает протекать ток, величина котЬрого определяется напряжением питания, сопротивлением обмотки ЭММ и коэффициентом заполнения поступающих на управляющий вывод ключевого элемента 10 прямоугольных импульсов. Энергия, накопленная в обмотке ЭММ, рассеивается на диоде 13 при размыкании ключевого элемента 10.

При изменении напряжения питания резистивными делителями напряжения питания 3, 4 и 6, 7 обеспечивается изменение потенциалов на инвертирующем и неинвертирующем входах операционного усилителя 1. Потенциал Uj. на инвертирующем входе, соединенном резистором 18 с выходом стабилизатора напряжения 16, 17,Стабилизируется относительно шины питания, соединенной непосредственно со стабилитроном 16, чем обеспечивается различная крутизна изменения потенциалов на входах операционного усилителя 1 и, соответственно.

изменение скважности импульсов при изменении напряжения питания.

Включение цепи инерционной отрицательной обратной связи 14, 15 через ключевой элемент 8 обеспечивает достаточность крутизны изменения коэффициента заполнения для стабилизации величины среднего тока в обмотке ЭММ в широком диапазоне значений коэффициента заполнения.

Резистор 18 обеспечивает необходимую крутизну изменения коэффициента заполнения,

АК L 1 к t AlfL

/Ua

где дКД -крутизна изменения коэффициента заполнения, обеспечивающая стабилизацию величины среднего тока в обмотке ЭММ; (- крутизна изменения напряжения питания.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МЕХАНИЗМОМ, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнитного механизма, операционный усилитель, два резистивных делителя напряжения, два ключевых элемента, времязадающий конденсатор, четыре резистора, диод и выводы для подключения источника питания, причем резистивные делители напряжения включены параллельно выводам для подключения источника питания, средняя точка первого резистивного делителя напряжения через первый резистор подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя, средняя точка второго резистивного делителя напряжения соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, выход операционного усилителя соединен с управляющим входом первого ключевого элемента и через второй резистор со своим неинвертирующим входом, один из выводов первого ключевого элемента соединен с управляющим входом второго ключевого элемента и через третий резистор с одним из выводов для подключения источника питания, другой вывод первого ключевого элемента соединен с другим выводом для подключения источника питания, один из выводов второго ключевого элемента соединен с одним вводом для подключения источника питания, другой вывод второго ключевого элемента соединен с одним из выводов для подключения обмотки электромагнитного механизма, другой вывод для подключения которой соединен с другим выводом для подключения источника питания, диод включен параллельно выводам для подключения обмотки электромагнитного механизма в обратном направлении проводимости по отнощению к источнику питания, времязадающий конденсатор и четвертый резистор соединены последовательно и включены между одним выводом для подключе(Л ния источника питания и одним выводом первого ключевого элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности среднего тока в обмотке электромагнитного механизма, в него введены стабилитрон, пятый и щестой резисторы, причем один из выводов стабилитрона соединен с одним выводом для подключения источника питаел ния, другой вывод стабилитрона соединен через пятый резистор с другим выводом для о подключения источника питания, а через О) щестой резистор - со средней точкой вто рого резистивного делителя напряжения, о: точка соединения времязадающего конденсатора и четвертого резистора соединена со средней точкой первого резистивного делителя.