Устройство для управления электромагнитом Советский патент 1988 года по МПК H01F7/18 

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам автоматического управления работой электромагнитов„

изобретения - повышение надежности управления электромагнитом о

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг о 2 - диаграммы, поясняю1цие работу устройства.

Устройство содержит блок 1 питания, выход которого через выклшча- тель 2 и второй ключ 3 соединен с вторым выводом третьего ключа 4, первый вывод которого соединен с управляющим входом генератора 5 импульсов , выходом соединенного со счетным входом первого счетчика 6 импульсов и с вторым входом первого элемента ИЛИ 7, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа 8, подключенного между вторым выводом ключа 4 и первым выводом устройства, соединенного с первым выводом обмотки электромагнита 9, второй вывод которой соединен с вторым выводом устройства и через датчик 10 тока с общей luaiioH устройств Выход первого счетчика 6 импульсов через первый одновибратор 11 соединен с входом установки в нулевое сотояние первого и второго триггеров 12 и 13J а также с входом первого элемента 14 задержки, выход которог через ждущий мультивибратор 15 соединен с первым входом первого эле- мента ИЛИ 7 Прямой выход первого триггера 12 соединен с управляющим входом третьего ключа 4 и управляющим входом четвертого ключа 16 подключенного параллельно датчику 10 тока о Инверсный выход второго триггера 13 подключен к управляющим входам шестого 17 и пятого 18 ключей.

Шестой ключ 17 первым выводом соединен с первым выводом устройств а вторым выводом через второй одно- вибратор 19 - с входом .установки в нулевое состояние третьего триггера 20, прямой выход которого соединен с первым элементом 21 индикации; вьшолненным, например, на светодиод . Инверсный выход триггера 20 соединен с первьм входом первого элемента ЗАПРЕТ 22, выход которого через третий одновибратор 23 соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 2 первым входом втор(зго элемента

0

5

0

5

0

5

0

5

ЗАПРЕТ 25 и счетным входом второго счетчика 26 импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа 3,

Выход второго элемента ИЛИ 24 соединен с входами установки в единичное состояние второго 13 и третьего 20 триггеров. Выход второго элемента ЗАПРЕ1 25 соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 27 и через второй элемент 28 задержки с первым входом четвертого элемента РУШ 29, второй вход которого соединен с вторыми входами элементов РШИ 24 и 27, а выход - с входом установки в единичное состояние первого триггера 12,

Выход третьего элемента ИЛИ 27 соединен с входом установки в нулевое состояние первого счетчика 5 импульсов о Пятый ключ 18 первым выводком подключен к датчику 10 тока, а вторым выводом соединен с входом блока 30 контроля срабатывания электромагнита, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние четвертого триггера.31, прямой выход которого соединен с вторым элементом 32 индикации, выполненным, например, на светодиоде, инверсный выход соединен с инвертирующим входом второго элемента 25 ЗАПРЕТ, а вход устанЬвки в единичное состояние соединен с вторым входом второго элемента ШШ 24, с входом устг-новки в нулевое состояние второго счетчика 26 и с щиной 33 установки устройства Б. исходное состояние.

Блок 30 контроля срабатывани я электромагнита выполнен, например, на дифференцирующем усилителе 34 и усилителе-ограничителе 35„

Устройство работает следующим образом

Перед началом работы схемы к первому и второму выводам устройства подключают обмотку управляемого электромагнита 9s а на шину 33 установки устройства в ислодное состояние подают короткий импульс (фиг,2а) для установки устройства в исходное состояние, под действием которого счетчик 26 устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего ключ 3 остается в замкнутом состоянии. Триггер 31 устанавливается в единичное состояние,а на его инверсном выходе устанавливается логический ноль (фиг.2м), который поступает на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 25 и не влияет на его срабатывание. Через элемент ИЛИ 24 устанавливаются в единичное состояние триггеры 13 и 20, вследствие чего на инверсном выходе триггера 13 устанавливается логический ноль (фиг,2д), под действием которого ключи 17 и 18 остаются в разомкнутом состояние. Логический ноль с выхода триггера 20 поступает на первый вход элемента ЗАПРЕТ 22, и уровень логического нуля сохраняется также на выходе элемента ЗАПРЕТ 22. Через элемент ИЛИ 27 уста- навливается в нулевое состояние счетчик 6 импульсов, через элемент ИЛИ 29 устанавливается в единичное состояние триггер 12, а сигнал логической единицы с его прямого выхода (фиг.26 поступает на управляющие входы ключей 4 и 16, которые замыкаются и подключают соответственно управляющи вход генератора 5 к выключателю 2 и второй вьшод обмотки электромагни- та 9 к общей шине, исключая тем самым добавочное сопротивление датчика 10 тока, подключенного последовательно с обмоткой электромагнита.

Режим работы одновибраторов 11, 19 и 23 выбран так, что при подаче питания на схему на их выходах уста- навливаетс5 нулевой уровень напряжения, В таком состоянии устройство находится до начала управления электромагнитом.

Для управления электромагнитом включают выключатель 2. При этом напряжение с выхода блока 1 питания через замкнутые ключи 3 и 4 поступает на управляюищй вход генератора

5импульсов, который начинает формировать прямоугольные импульсы, длительность которых выбрана из условия обеспечения начала движения подвижной системы электромагнита, а пауза - из условия обеспечения возврата подвижной системы в исходное состояние

Импульсы с выхода генератора 5 поступают на счетный вход счетчика

6импульсов, который их подсчитывает, через элемент ШШ 7 импульсы поступают на управляппдий вход ключа 8, и на время действия импульсов ключ 8 замыкается, а во время паузы размыкается, в результате чего в такт импульсам с выхода генератора 5 подключается напряжение с выхода

0

Q

0

5

0

5

блока 1 питания на обмотку электромагнита 9, что обеспечивает формирование и подачу импульсов встряхивания подвижной системы электромагнита 9 (фиг.2в, интервал времени между точками 36 и 37). При этом количество импульсов встряхивания в общей случае может быть т, где m 1,2 о о., и зависит от разрядности счетчика 6 импульсов о

По заполнении счетчика 6 на его выходе формируется сигнал логической единицы, под действием которой срабатывает одновибратор 11 и формирует на вьпгоде импульс (,фиг.2г, точка 37), которьв1 поступает на входы установки в кулевое состояние триггеров 12 и 13, а также на вход элемента 14 задержки. При этом триггер 12 устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на его прямом выходе устар{авливается логический ноль (фигс,2б, точка 37), под действием которого размыкаются ключи 4 и 16, При размыкании ключа 4 управляющий вход генератора 5 отключается от блока питания, прекращается формирование импульсов на выходе генератора 5, ключ 8 размыкается и прекращается формирование и подача и myль- сов встряхивания (фиг,2в, точка 37).

При размыкании ключа 16 обмотка электромагнита 9 через датчик 10 тока подключается к общей шине устройства, тем самым обеспечивая возможность контроля сбрабатывания подвижной системы электромагнита. Триггер 13 также устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливается логическая единица (фиГо2д, точка 38), под действием которой замыкаются ключи 17 и 18. Пройдя элемент 14 задержки, время задержки которого выбрано из условия обеспечения возврата подвижной системы электромагнита в исходное состояние после воздействия импульсов встряхивания, импульс Сфиг„2е) поступает на вход ждущего мультивибратора 15, который срабатывает и формирует на выходе импульс, поступающий через элемент риш 7 на управляющий вход ключа 8, который замыкается на время действия импульса с выхода мультивибратора 15 и подключает блок 1 питания к обмотке электромагнита 9, в результате чего формируется сигнал упранлення (фиГс.2ж) на обмотку электромагнита 9. Пройдя через обмотку электромагнита 9, сигнал управления поступает на датчик 10 тока. Ток в об- мотке электромагнита 9 нарастает по определенному закону.

Если подвижная система электромагнита не срабатывает,- то нарастание тока в обмотке электромагнита происходит без характерного провала (фиг.2з, интервал времени между точками 39 и 40), обусловленного движением подвижной системы электромагнита Падение напряжения на датчике 10 то- ка (фиг.2з), пропорциональное току, протекающему через обмотку электромагнита, диф(1)еренцируется во времени усилителем 34 блока 30 контроля срабатывания электромагнита.. Отсут- ствие провала на огибающей -тока в обмотке электромагнита прив.одит к тому, что на выходе усилителя-ограничителя 35 (фиг„2л, интервал времени между точками 39 и 40) отсут- ствует контрольный импульс, фиксирующий срабатывание электромагнита и формируемый только при полном срабатывании подвижной системы электромагнита. Вследствие этого триг- гер 31 остается в единичном состоянии, а на его инверсном выходе сохраняется уровень логического нуля (фиг.2м), который поступает на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 25 и не влияет на его работу.

Одновременно управляющее напряжение поступает на второй инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 22 и зап

0 5 0

5

пройдя элемент ИЛИ 24, устанлвливает триггеры 13 и 20 в единичное с(5с- тояние, вследствие чего ра ЗМ1,1каются ключи 17 и 18 и снимается сигнал логической единицы с первого входа элемента ЗАПРЕТ 22, а пройдя элемент ЗАПРЕТ 25 и элемент ИЛИ 27, устанавливает в нулевое состояние считчик 6 о

Кроме того, сам импульс подсчитывается счетчиком 26 импульсов, а пройдя элемент ЗАПРЕТ 25, указанный импульс поступает на вход элемента 28 задержки, время задержки которого выбрано из условия возврата подвижной системы электромагнита в исходное положение после воздействия сигнала управления. С выхода элемента 28 задержки импульс (фиг.2к) через элемент ИЛИ 29 поступает на вход установки в единичное состояние триггера 12о При этом триггер 12 устанавливается в единичное состояние, - - вследствие чего замыкаются ключи 4 и 16 и начинается новый цикл формирования импульсов встряхивания и сигнала управления (фиг.2, интервал времени между точками 41 и 42) аналогично описанному выше

Общее количество циклов подачи импульсов определяется счетчиком 26,- зависит от его разрядности и может быть равно п, где п 1,2...

При несрабатывании подвижной системы электромагнита эа все время управления электромагнитом после заполнения счетчика 26 сигналом логической единицы с его выхода на уп

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам .автоматического управления работой электромагнитов, не имеющих собственных контактных групп. Целью изоб ретения является повышение надежности управления электромагнитом. Предложенное устройство позволяет осуществить повторение подачи управляющего сигнала, формируемого ждущим мультивибратором 15, в -автоматическом режиме с контролем факта срабатывания электромагнита 9, Факт срабатывания фиксируется блоком JO контроля. Кроме того, устройство позволяет воздействовать на подвижную систему электромагнита 9 путем раскачки, страгивая ее с места, что обеспечивает создание условий для срабатывания электромагнита от воздействия сигнала управления от номинального источника напряжения. 2 ил. (/

рещает его срабатывание, а по перед- Q равляющий вход ключа 3 дается команнему фронту этого напряжения срабатывает одновибратор 19 и формирует на выходе импульс, под действием которого триггер 20 устанавливается в нулевое состояние, а сигнал ло- гической единицы с инверсного выхода триггера 20 поступает на первый вход элемента ЗАПРЕТ 22; По окончании действие сигнала управления снимается запрещаю1щй сигнал с второго входа элемента ЗАПРЕТ 22, что приводит к его срабатыванию, так как на его первом входе присутствует логическая единица,с инверсного выхода триггера 20о Напряжением логи- 55 ческой единицы с выхода элемента ЗАПРЕТ 22 запускается одновибратор 23, на выходе которого формируется импульс (фигс2и, точка 4), который.

50

да на прекращение подачи импульсов встряхивания и сигнала управления на обмотку электромагнита. При этом ключ 3 размыкается и отключает блок 1 питания от схемы управления электромагнитом.Если подвижная система электромагнита срабатьгоает, то нарастание тока в обмотке электромагнита происходит с характерньп провалом (фиг,2з, интервал времени между точками 43 и 44), обусловленным движением подвижной системы электромагнита, где и - начало движения, а и (1 - конец движения подвижной системы электромагнита

Падение напряжения на датчике 10 тока (фиго2з, момент времени между точками 43 и 44) дифференцирутся во времени дифференцирующим усилителем

5

0

да на прекращение подачи импульсов встряхивания и сигнала управления на обмотку электромагнита. При этом ключ 3 размыкается и отключает блок 1 питания от схемы управления электромагнитом.Если подвижная система электромагнита срабатьгоает, то нарастание тока в обмотке электромагнита происходит с характерньп провалом (фиг,2з, интервал времени между точками 43 и 44), обусловленным движением подвижной системы электромагнита, где и - начало движения, а и (1 - конец движения подвижной системы электромагнита

Падение напряжения на датчике 10 тока (фиго2з, момент времени между точками 43 и 44) дифференцирутся во времени дифференцирующим усилителем

4блока контроля срабатывания элекромагнита. Усилитель -ограничитель

5вьщеляет и усиливает контрольный мпульс (фиг.2л), задним фронтом оторого триггер 31 устанавливается

в нулевое состояние, вследствие чего на его инверсном выходе появляется игнал логической единицы (фиг.2м), который поступает на второй инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 25 и запрещает его срабатывание. Импульс, ормируемый на выходе одновибратора 23 после окончания сигнала управления (фиг.2и, точка 44), не пропускается через элемент ЗАПРЕТ 25, а пройя через элемент ИЛИ 24, устанавливает в единичное состояние триггеры 13 и 20, причем сам импульс записывается в счетчик 26. При этом размыкаются ключи 17 и 18 и снимается сигнал логической единицы с первого входа элемента ЗАПРЕТ 22, так как на инверсных выходах триггеров 13 и 20 устанавливается сигнал логического нуля (для триггера 13 фиг.2д, точка 44). Поскольку импульс (фиг.2и, точка 44) не пропускается через элемент ЗАПРЕТ 25, то не П1юисходит обнуление,счетчика 6, триггер 12 остается в нулевом состоянии, вследствие чего не происходит формирование импульсов встряхивания и сигнал управления. По показаниям счетчика 26 определяют, на каком цикле управления электромагнит сработал.

Устройство позволяет осуществлять визуальный контроль каждого цикла управления электромагнитом. При. несрабатывании подвижной системы элемент 21 индикации периодически включается и выключается, а элемент 32 остается все время включенным При срабатывании подвижной системы электромагнита элемент -21 индикации включается, а элемент 32 индикации выключается„ По окончании работы устройства управления размыкается выключатель 2.

Таким образом, повьш ение надежности управления работой бесконтактного электромагнита выражается в том, что предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет не только осуществлять повторение подачи управляющего сигнала в автоматическом режиме с контролем факта срабатывания электромагнита, но и воздействовать на повдижную систему

0

5

0

5

0

5

0

5

электромагнита, путем раскачки страгивать ее с места, что обеспечивает создание условия для срабатывания электромагнита от воздействия сигнала управления от номинального источника напряжения без использования сигнала управления от форсированного напряжения. При этом трощается процесс управления и повышается надежность управления бесконтактным электромагнитом за счет исключения возмо;гности выхода из строя обмотки электромагнита ввиду перенапряжений, вознш ающих во время воздействия на обмотку электромагнита сигнала управления от источника форсированного напряжения, а также исключается повышенный износ обмотки электромагнита, а следовательно, повышается надежность работы электромагнита в эксплуатации.

Предлагаемое устройство может быть использовано как устройство для управления бесконтактным электромагнитом, расположенным в малодоступных и недоступных местах и в конструкциях приборов релейной автоматики с дистанционной подачей управляющего сигнала на обмотку электромагнита. При этом в случае, например, загустения смазки необходима раскачка подвижной системь электромагнита и неоднократная подача сигнала управления для обеспечения полного срабатывания электромагнита. Предлагаемое устройство в автоматическом режиме обеспечивает раскачку подвижной системы электромагнита и цикличес- - кую подачу сигнала управления на обмотку электромагнита с контролем полного срабатывания электромагнита, что необходимо для указанного случая.

Формула изобретенная.

Устройство для управления электромагнитом, содержащее выводы для подключения электромагнита, выключатель, генератор импульсов, первый и второй элементы задержки, первый и второй ключи, первый элемент ИЛИ, блок контроля срабатывания электромагнита и вьшоды для подключения источника питания, причем первый вывод выключателя соединен с первым выводом для подключения источника питания, BbDcog первого элемента ИЛИ подключен)

к управляющему входу первого ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности управления электромагнитом, в него введены ждущий мультивибратор, датчик тока, четыре триггера, три одновибратора два элемента индикации, два элемента ЗАПРЕТ, два счетчика импульсов, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ и третий, четвертый, пятый и шестой ключи, причем выход первого счетчика импульсов соединен ,с входо первого одновибратора, выход которого соединен с входо установки в нулевое состояние первого и второго триггеров и через первый элемент задержки с входом 5кдущего мультивибратора, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом генератора импульсов и с входом первого счетчика, вход генератора импульсов через последовательно соединенные второй и третий ключи соединен с втбрым выводом выключателя, точка соединения второго и третьего ключей через перный ключ соединена с первым вьшодом для подключения обмотки электромагнита, второй вывод для подключения которой через дат- чик тока, зашунтированный четвертым ключом, соединен с вторым выводом для подключения источника питания, управляющие входы третьего-и четвертого ключей объединены и подключены к прямому выходу первого триггера, первый вывод для подключения обмотки электромагнита соединен с инвертирующим входом первого элемента ЗАПРЕТ и через последовательно соединенные шестой ключ и второй одно- вибратор с входом установки в нулевое состояние третьего триггера, прямой вьгход которого подключен к

5

0

5

0

5

0

5

первому элементу индикации, второй вывод для подключения обмотки электромагнита через пятый ключ соединен с входом блока контроля срабатывания электромагнита, выход которого соединен, с входом установки в нулевое состояние четвертого триггера, прямой выход которого подключен к второму элементу индикации, инверсный выход третьего триггера подключен к неинвертирующему входу первого элемента ЗАГШЕТ, выход которого через третий одновибратор соединен с входом второго счетчика, неинвертирующим входом второго элемента 3AIIPET и первым входом второго элемента ИЛИ, инверсньм выход четвертого триггера соединен с инвертирующим входом второго элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и через второй элемент задержки с первым входом четвертого элемента ИЛИ, вьпсод которого подключен к входу установки в единичное состояние. первого триггера, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом установки в нулевое состояние первого счетчика, выход второго счетчика соединен с управляющим входом второго ключа, управляющие входы пятого и шестого ключей объединены и подключены к инверсному выходу второго триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен с входами установки в единичное состояние второго и третьего триггеров, .вторые входы второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ, вход установки в нулевое состоя-ние второго счетчика импульсов и вход установки в единичное состояние четвертого триггера объединены между собой и соединены с шиной установки устройства в исходное состояние.

р -to4J 4J - HJ

so-u -u so M

u

СЧ

CO