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

Изобретение относится к электромагнитной технике и может быть использовано для бесконтактного включения электромагнитных устройств систем автоматики, а также в робототехнике для точной фиксации подвижных частей роботов и автоматических манипуляторов без применения специальных датчиков. Известны коммутационные устройства, содержащие источник питания, электромагнит, подключенный к нему .последовательно с выключателем и маг нитоуправляемым контактом (герконом) После замыкания контактов выключателя ,в обмотке электромагнита индуцируется ток, создакиций магнитный по, ток, который при взаимодействии с герконом замыкает его контакты, подключая электромагнит на время переходного процесса к источнику повьше ного напряжения Недостатком устройств с герконами является то, что герконы коммутирую пусковой ток и для мощных электрома нитов такие устройства в силу огран ченной коммутационной способности геркоНов непригодны, Известно коммутационное устройст во, в котором при взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и катушки индуктивности в обмотке катушки возникает ЭДС, которая посл преобразования может быть использована для возбуждения электромагнита подключенного к источнику питания последовательно с полупроводниковым , элементом . Недостатком данного устройства является то, что при взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с электромагнитом посл едний не вклю чается. Известно устройство фиксации кра них положений механической руки, в котором фиксаторы крайних положений выполнены в виде электромагнитов, взаимодействующих с закрепленными н подвижных звеньях руки постоянными магнитами СзЗ. Недостатком такого устройства является то, что взаимодействие электромагнитов с постоянными магни тами используется только для создания магнитных полей отталкивания и притяжения, а требуемая команда на включение электромагнита поступает из центрального блока управления. Известны также устройства для включения электромагнитов, в которыз для возбуждения электромагнита используется полупроводниковыйключ, подключенный к источнику питания последовательно с обмоткой электромагнита, управляющий электрод полупроводникового ключа соединен с выходом управляющего транзистора, пороговый элемент (триггер Шмитта), выход которого соединен с входом управляющего транзистора 4 J. Однако в таких устройствах при взаимодействии внешнего магнитного поля с электромагнитом электромагнит не включается. Наиболее близким по технической сущности К предлагаемому является устройство для управления электромагнитом, содержащее источник постоянного тока, переключающий транзистор, коллектор которого подключен к одному из выводов электромагнита, а эмиттер - к плюсовой шине источника постоянного тока, управляющий транзистор обратной проводимости, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор и база через токоограничивающие резисторы соответственно подключены к базе переключающего транзистора и к выходу порогового элемента (триггер Шмитта), а также диод, анод которого подключен к общей шине, а катод - к коллектору переключающего транзистора CSj, Недостатком известного устройства является то, что оно не может управляться импульсными сигналами, так как не обладает памятью. Кроме того, на переключающем транзисторе рассеивается относительно большая мощность ввиду того, что стабилизация тока нагрузки осуществляется за счет избыточного падения напряжения на переходе эмиттер-коллектор переключающего транзистора. Недос- татком известной схемь является также то, что при взаимодействии внешнего магнитного поля с обмоткой электромагнита последний не включится, так как не подключен к цепи . управления. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения возможности управления импульсными сигналами и внешним магнитным полем и уменьшение потребляемой мощности.

31

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для управления электромагнитом, содержащем вьшоды для подключения обмотки электромагнита, выводы для подключения источника постоянного тока, переключающий транзистор р-п-р-типа, управлякиций транзистор п-р-п-типа, пвух.входовый пороговый элемент, диод и четыре резистора, стабилитрон и конденсатор, причем коллектор переключающего транзистора соединен с одним из выводов для подключения обмотки электромагнита и катодом диода,

эмиттер переключающего транзистора .

соединен с выводом для подключения положительного полюса источника постоянного тока, база переключающего транзистора через первый резистор соединена с коллектором управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с вьгеодом для подключения отрицательного полюса источника питания

и анодом диода, база через .второй резистор соединена с порого.вого элемента, а анод стабилитрона соединен с выходом для подключения отрицательного полюса источника постоянного тока, третий и четвертый резисторы соединены последбвательно и образуют резистивный делитель напряжения, включенный между коллектором переключающего транзистора и выводом для подключения отрицательного полюса источника постоянного тока, выход резистивного делителя соединен с одним из входов порогового элемента и одним из входов устройства, другой вход порогового элемента соединен с другим входом устройства, стабилитрон и конденсатор соединены параллельно и подключены к выходу резистивного делителя.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема устройства для управления электромагнитом.

Устройство содержит пороговый элемент (триггер Щмитта) 1, вход 2 которого подключен к выходу резистивного делителя, состоящего из последовательно соединенных резистора 3 и резистора 4, включенного между коллектором транзистора 5 и минусо-. вой шиной 6 источника 7 постоянного тока. Резистор 4 зашунтирован стабилитроном 8 и конденсатором 9. Параллельно резистивному делителю включен диод 10 и электромагнит 11.

633854

Выход 12 триггера Шмитта 1 соединен .через резистор 13 с управляющим электродом транзистора 14, эмиттер которого соединен с минусовой щиной 5 6, а коллектор - через резистор 15 с управлякичим электродом,транзистора 5. Эмиттер транзистора 5 подключен к плюсовой шине источника 7 тока. Кроме того, имеется вход 16 триггера 10 Шмитта 1.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала на выходе 12 триггера Шмитта 1 резисt5 тором 4 устанавливается напряжение низкого логического уровня, поэтому транзисторы 14 и 5 закрыты. СледоваI тельно, через электромагнит 11, делитель, состо5щий иё резисторов 3 и 20 4, и стабилитрон 8 ток от источника 7 протекать не будет.

При взаимодействии внешнего магнитного поля и электромагнита 11 в обмотке последнего индуцируется ток,

создающий на выводах обмотки ЭДС, которая через резистор 3 оказывается приложенной к входу 2 триггера Шмитта 1. Когда ЭДС на выводах обмотки или слаботочный сигнал положитель-,

0 ной полярности любой формы, поданный на вход 2, достигает величины, равной порогу срабатывания триггера Шмитта 1, на выходе 12 устанавливается напряжение высокого логического уровня (логическая 1). Через резистор 13 и переход база-эмиттер транзистора 14 течет ток. Транзйс.тор 14 открывается и через резистор 15 открывает до насыщения транзистор 5. При этом включается электромагнит 11, через делитель, состоящий из резисторов 3 и 4, и стабилитрон 8 начинает протекать ток от источника 7. На входе 2 устанавливает-

5 ся максимально допустимое значение напряжения, определяемое электрическими параметрами стабилитрона 8 и соответствующее логической 1 для данного типа интегральной схемы.

0 Таким образом, при снятии сигнала транзистор 14 и транзистор 5 остаются открытыми, а электромагнит 11 - включенным, т.е. устройство обладает памятью. Для выключения

электромагнита 11 на вход 16 триг.гера Шмитта 1 следует подать логический О.. Диод .10 защищает коллекторно-эмиттапный переход транзистора 5

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ . ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, вьтоды для подключения источника постоянного тока, переключающий транзистор p-h-p-типа, управлякяций транзистор п-р-п-типа, двухвходовый пороговый элемент, диод и четыре резистора, стабилитрон и конденсатор, причем коллектор .переключающего транзистора соединен с одним из выводов для подключения обмотки электромагнита и катодом диода, эмиттер переключающего транзистора соединен с выводом для под7 клюпения положительного полюса источника постоянного тока, база переключающего транзистора через первый резистор соединена с коллектором управляющего транзистора, э иттер которого соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника питания и анодом диода, база через второй резистор соединена с выходом порогового элемента, а анод стабилитрона соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника постоянного тока, отлича1Ьщееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения возможности .управления импульсными сигналами и внешним магнитным полем и уменьшения потребляемой мощ(Л ности, третий и четвертый резисторы соединешл последовательно и образуют резистивный делитель , включенный между коллектором переключающего транзистора и выводом для подключения отрицательного по.пюса источника постоянного тока, выход резиетивного делителя соединен с одним из Од входов порогового элемента и одним . DO Од 00 из входов устройства, другой вход порогового элемента соединен с дру1гим входом устройства стабилитрон СП и конденсатор соеДинетд параллельно и подключены к выходу резистивного делителя.