Устройство для управления электромагнитом Советский патент 1987 года по МПК H01H47/04 B60T8/60 

Изобретение относится к устройствам для модулирования давления в тормозном приводе с помощью электромагнитных клапанов.

Целью изобретения является повышение экономичности устройства путем снижения расхода электроэнергии.

На фиг, 1 показана электрическая принципиальная схема устройства в ан тиблокировочной тормозной системе; на фиг, 2 - циклограмма работы в коэффициентах; на фиг, 3 - часть циклограммы.

На фиг, 2 и 3 приняты следующие обозначения:

Uj, - напряжение на выходе электронного рещающего блока антиблокировочной тормозной системы;и - напряжение на выходе ждущего

мультивибратора;

и - напряжение на выходе генератора;и - напряжение на выходе дву хвходового элемента ИЛИ; и - напряжение на обмотке исполнительного электромагнитного клапана;

I - ток через обмотку исполни- тельного электромагнитного клапана; t - длительность импульса ждущего

мультивибратора;

Т - длительность импульса на вы- ходе электронного решающего блока антиблокировочной тормозной системы; t - время.

Антиблокировочная тормозная систе- ма с предлагаемым устройством состоит из двух транзисторов 1 и 2, резисторов 3-6, стабилитрона 7, диода 8, ждущего мультивибратора 9, генератора 10, двухвходового элемента И 11, двухвходового элемента ИЛИ 12, входного провода 13 для подключения к выходу электронного решающего блока 14 антиблокировочной системы, плюсового 15 и минусового 16 проводов питания для подключения к бортсети автомобиля, выходного провода 17 для подключения к обмотке 18 исполнительного электромагнита клапана, причем входной провод 13 соединен с входом ждущего мультивибратора 9 и с первым входом двухвходового элемента И 11, второй вход которого соединен с выходом генератора 10, выход ждущего мульти

5

g

5

0

0

g

0 5 g

первым входом ИЛИ 12, вто5

вибратора 9 соединен с двухвходового элемента рой вход которого соединен с выходом двухвходового элемента И 11, выход двухвходового элемента ИЛИ 12 нен через первый резистор 3 с базой первого транзистора 1, которая через второй резистор А подключена к минусовому проводу 16, эмиттер первого транзистора 1 подключен к минусовому проводу 16, а его коллектор через третий резистор 5 соед1 нен с базой второго транзистора 2, которая через четвертый резистор 6 подключена к плюсовому проводу 15, эмиттер второго транзистора 2 подключен к плюсовому проводу 15, а его коллектор - к выходному проводу 17 и к аноду стабилитрона 7, катод которого соединей с катодом диода 8, анод которого подключен к минусовому проводу 16,

Устройство для управления электромагнитом работает следующим образом,

В зависимости от информации с колесного датчика 19 выходное напряжение Ug электронного решающего блока 14 принимает одно из двух значений: О (нулевое выходное напряжение) или 1 (единичное выходное напряжение). При нулевом выходном напряжении электронного решающего блока 14 обмотка 18 клапана должна быть обесточена, при единичном - находиться под током. Выходное напряжение ждущего мультивибратора 9 также может принимать одно из двух значений: О (любой длительности) или 1 (длительностью С), причем только скачку выходного напряжения электронного решающего блока 14 из О в 1 соответствует появление единичного напряжения длительностью D на выходе ждущего мультивибратора 9. Генератор 10 постоянно вьфабатьгоает прямоугольные импульсы с частотой f и скважностью q.

Рассмотрим работу устройства с нулевого выходного напряжения Uj, электронного решающего блока 14, При этом напряжение на выходе элемента И 11 нулевое, выходное напряжение U ждущего мультивибратора 9 нулевое и, следовательно, выходное напряжение Uj элемента ИЛИ 12 тоже нулевое,- которое является базовым для первого транзистора 1, При нулевом базовом напряжении транзистор 1 закрыт, его коллекторного тока нет. Второй транзистор 2 также закрыт из-за отсутствия базово- 133

го тока, так как его базовым током является коллекторный ток первого транзистора 1. Таким образом, при нулевом выходном напряжении U электронного решающего блока 14 ток через обмотку 18 клапана не протекает, напряжение на обмотке нулевое и клапан отпущен.

Выходное напряжение U электронно го решающего блока 14 скачком изменилось с О на 1 (электронный решаюпшй блок 14 принял решение включить исполнительный электромагнитный клапан Одновременно, выходное напряжение и, ждущего мультивибратора 9 изменилось с О на 1 и напряжение U на выходе элемента ИЛИ 12 стало единичным. Единичное базовое напряжение первого транзистора 1 открывает его, появля- ется коллекторный ток первого транзистора 1, являющийся базовым током для второго транзистора 2, и второй транзистор 2 открывается. Обмотка 18 клапана через открытый второй трак- зистор 2 соединяется с плюсовым проводом 15 и напряжение U на обмотке 18 клапана становится равным напряжению бортсети автомобиля. В цепи плюсовой провод 15, открытый второй транзистор 2, обмотка 18 клапана, минусовой провод 16 появляется ток, который, увеличиваясь, стремится к установившемуся значению, равному Е

R

(1)

где Е - напряжение бортсети автомобиля;

R - сопротивление обмотки 18 постоянному току.

Клапан срабатывает. Генера1ор 10 и элемент И 11 в данном режиме влияния на работу электронного ключа не оказывают. Этот режим работы электронного ключа форсирующий, чак как происходит ускоренное срабатывание клапана.

Особенностью предлагаемой схемы является использование электромагнитного клапана с номинальным напряже- нием питания в 2 - 4 раза меньше напряжения бортсети автомобиля, что позволяет организовать форсирующий режим включения посредством подачи на обмотку исполнительного электромагнит- ного клапана 18 напряжения в 2 - 4 раза больше номинального, т.е. подать напряжение бортсети автомобиля. При этом время срабатывания клапана уменьшас тся в 2 - J раза. Опнакс oRMiiTKa исполнительного электрпмагиптного клапана 18 не может находиться под таким напряжением длительное время, так как в формирующем режиме мощ15ость, вы,теляемая в обмотке, увеличивается в 4 - 16 раз (в квадрате к напряжению) , что приводит к выходу клапана из строя. Поэтому в предлагаемой схеме формирую11р1Й режим снимается после срабатывания клапана и схема переходит в удерживающий режим. Длительность форсирующего режима определяется длительностью импульса Г ждущего мультивибратора 9. В удерживающем режиме мощность, выделя гмая в обмотке 18 клапана, ограничивается на номинальном или даже меньшем уровне. Для этого на обмотку 18 клапана подается импульсное напряжение с частотой f и скважностью q, задаваемых генератором 10. Меняя скважность q, добир.П л ггя, чтобы

0

R

(2)

. 20 25 30

35

40

5

Q , gg .

где J. - ток через обмотку 18 в

удерживающем режиме; hOM номинальное напряжение питания обмотки 18.

По истечении време})и Г выходное напряжение U, ждущего гультивибрато- ра 9 изменяется с 1 на О, При этом, так как единичное вьосодное напряжение и электронного решающего блоО

ка 14 сохраняется, напряжение на выходе элемента И 11 повторяет напряжение генератора 10, выходное напряжение и, элемента ПНИ 12 также повторяет напряжение генератора 10. Последовательно транзисторы 1 и 2 периодически закрываются и открываются с частотой f генератора 10. Когда второй транзистор 2 открыт, по цепи плюсовой провод 15, второй транзистор 2, обмотка 18, минусовой провод 16 протекает, увеличиваясь, ток I. При этом напряжение U на обмотке 18 равно напряжению бортсети автомобиля. Когда второй транзистор 2 закрыт, за счет ЭДС самоиндукции через обмотку 18 продолжает протекать ток I, этот ток, уменьщаясь, протекает по цепи обмотка 18, минусовой провод 16, диод 8, стабилитрон 7, вькодной провод 17, при этом напряжение U на обмотке 18 отрицательно и равно сумме прямого падения напряжения на ;;иоде и напряжения стабилизации стабилитрона. Этот

5133

режим работы электронного ключа удерживающий, так как происходит удержание клапана в сработанном состоянии.

Таким образом, в удерживающем режиме (фиг. 3) через обмотку 18 протекает пульсирующий ток с постоянной составляющей Inn , причем постоянная составляющая , зависит от скважности q импульсов генератора 10 - при увели- чении скважности q постоянная составляющая I ил уменьщается. Амплитуда пульсации тока зависит от частоты f импульсов генератора 10 - при увеличении частоты f амплитуда пульсаций уменьшается. Напряжение U на обмотке 18 имеет форму знакопеременной последовательности прямоугольньгх: импульсов с частотой fи скважностью q.

Удерживающий режим работы продолжается до изменения выходного напряжения Up электронного рещающего блока 14 с 1 и на О. При этом напряжение на выходе элемента И 11 становится нулевым, выходное напряжение U ждущего мультивибратора 9 продолжает оставаться нулевым и, следовательно, выходное напряжение U элемента ИЛИ 12 становится нулевым, транзисторы 1 и 2 закрываются. За счет ЭДС самоиндук- ции через обмотку 18 некоторое время продолжает протекать ток I, который уменьшаясь от lun до нуля, протекает по цепи обмотка 18, минусовой провод 16, диод 8, стабилитрон 7, выходной провод 17. Напряжение U на обмотке 18 отрицательно и равно сумме прямого падения напряжения на диоде и напряжения стабилизации стабилитрона (в течение протекания тока), позднее оно уменьшается до нуля. Клапан отпускается. В дальнейшем в схеме сохраняется первоначальное состояние. Время отпускания клапана зависит от тока lun , протекающего через обмот- ку 18 в режиме удержания, и от напряжения стабилизации стабилитрона 7, Уменьшение тока 1пл ниже номинального, рассчитанного по формуле (2),

приводит к уменьшению накопления энергии в индуктивности обмотки электромагнитного клапана (энергии магнитного поля), а увеличение напряжения стабш1изации стабилитрона 7 - к более быстрому поглощению этой энергии. Таким образом время отпускания клапана удается существенно уменьшить.

Предлагаемая схема по сравнению с известной имеет одинаковое время

11

срабатывания и время отпускания исполнительного электромагнитного клапана, однако высокое быстродействие достигается при использовании только одного мощного выходного транзистора, в то время как в известном устройстве используются два мощных выходных транзистора и мощный балластный резистор (мощность, выделяемая в балластном резисторе, равна или больше мощности, выделяемой в обмотке исполнительного электромагнитного клапана). Кроме того, в удерживающем режиме известная схема потребляет от борт- сети автомобиля мощность, равную , (3) а предлагаемая схема

4

.F .т F

Т q П

(4)

о 5 О Q

0

5

Из формул (3) и (4) видно, что при равенстве токов, протекающих через обмотку исполнительного электромагнитного клапана в удерживающем режиме (исполнительный электромагнитньй клапан один и тот же), предлагаемый электронный ключ потребляет от.борт- сети автомобиля мощность в скважность q раз меньше (скважность q по определению всегда больше 1), чем известный.

Таким образом применение импульсного режима питания исполнительного электромагнитного клапана позволяет уменьшить габаритные размеры, массу и потребляемую энергию.

Формула изобретения

Устрор1ство для управления электромагнитом, содержащее диод, включенный параллельно обмотке электромагнита, два транзистора, база первого из которых подключена к выходу импульсного формирователя управляющего сигнала, а эмиттер - к минусовому проводу, а второй транзистор включен последовательно с обмоткой электромагнита между плюсовым и минусовым проводами, отличающееся тем, что, с целью повьщ1ения экономичности устройства путем снижения -расхода электроэнергии, оно снабжено стабилитроном, включенным в цепь диода, импульсный формирователь управляющего сигнала включает в себя ждущий мультивибратор, элементы И и ИЛИ и генератор импульсов, выход которого соединен с одним входом элемента И, другим входом которого совместно с входом мультивибратора образован вход включения формирователя, выходы мультивибратора и элемента И подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с базой первого транзистора, подключенного коллектором к базе второго транзистора, эмиттер которого подключен к плюсовому проводу, а коллектор - через обмотку электромагнита к минусовому проводу, катод диода подключен к катоду стабилитрона, а анод диода подключен к минусовому проводу.

Изобретение относится к средствам автоматизадии управления транспортными средствами. Цель изобретения - повышение экономичности устройства путем снижения расхода эл ектро- энергии. Устройство в антиблокировочной тормозной системе (АБС) состоит из транзисторов 1 и 2, резисторов 3, 4, 5, 6, стабилитрона 7, диода 8, ждущего мультивибратора 9, генератора 10, элемента И 11, элемента ИЛИ 12, входного провода 13 для подключения к выходу решающего блока 14 АБС, плюсового 15 и минусового 16 проводов питания, выходного провода 17 для подключения к обмотке 18 исполнительного электромагнита клапана. Устройство в АБС используется с исполнительным электромагнитным клапаном с номинальным напряжением питания в 2 - 4 раза меньше напряжения бортсети автомобиля. Это позволяет организовать форсирующий режим включения клапана посредством подачи напряжения бортсети автомобиля, что существенно уменьшает время включения. Длительность форсирующего режима определяется длительностью импульса ждущего мультивибратора 9. В удерживающем режиме (после окончания импульса мультивибратора 9) на обмотку 18 клапана подается последовательность прямоугольных импульсов с частотой и скважностью, задаваемыми генератором 10. При этом через обмотку 18 клапана протекает пульсирующий ток с постоянной составляющей, зависящей от скважности импульсов генератора 10. Время отпускания клапана зависит от постоянной составляющей тока в удерживающем режиме и от напряжения стабилизации стабилитрона 7. 3 ил. If i (Л 10 :о ю iU Фиг.1

о |Г I 1, Д

Фиг. 2

I

HsjxKlxfsU jsixl

I-

Редактор Л.Гратилло

Составитель С.Макаров

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Заказ 3841/49 Тираж 697Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

(риг. З