Устройство для управления электромагнитом Советский патент 1992 года по МПК H01F7/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электромагнитными аппаратами (контакторы, бесконтактные электромагниты и т.п.). применяемыми в системах автоматического управления.

Известно устройство для управления электромагнитом, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, электронный ключ, источник постоянного напряжения, элемент обратной связи, формирователь циклического режима, пересчетный блок, электронный переключатель, задатчик тока возбуждения, элемент ИЛИ и элемент задержки. .

Известное устройство обладает тем недостатком, что не контролирует срабатывание подвижной системы электромагнита от управляющего сигнала, подаваемого на обмотку эл(ектромагнита. Указанный недостаток известного устройства снижает эффективность управления электромагнитом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления приводным электромагнитом содержащее регулируемый источник питания, задатчик режимов, измеритель тока, причем выход задатчика режимов подключен к управляющему входу регулируемого источника питания, в выходной цепи

которого включены измеритель тока м выводы для подключения обмотки приводного механизма, а также дифференцирующий блок, блок определения полярности, два элемента И, элемент ИЛИ, RS-триггер, элемент задержки и выход для подключений источника сигнала начальной установки. Выход измерителя тока подключен к входу дифференцирующего блока, выход которого соединен с входом блока определения полярности, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выводом для подключения источника сигнала начальной установки. Второй вывод блока определения полярности подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с входом элемента задержки и первым входом задатчика режимов, а выход - с S-входом RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, выход RS-триггера соединен с вторым входом эадатчика режимов.

. Известное устройство обладает тем недостаткогу), что не контролирует срабатывание подвижной системы электромагнита от управляющего сигнала, подаваемого на обмотку электромагнита, а также не обеспечивает в автоматическом режиме повторную подачу управляющего сигнала на обмотку электромагнита в случае его несрабатывания. Указанный недостаток снижает эффективность управления и достоверность срабатывания подвижной системы управляемого электромагнитного аппарата.

Цель изобретения,- повышение эффективности управления и достоверности срабатывания гюдвижной системы электромагнита за счет формирования импульса срабатывания подвижной системы электромагнита и повторной подачи в автоматиче.ском режиме сигнала управления на обмотку управляемого аппарата при его несрабатывании.

ПоставлГенная цель достигается тем. что В известное устройство, содержащее регулируемый источ+ник питания, задатчик режимов, измеритель тока, элемент задержки, дифференцирующий блок, выводы для подключения обмотки электромагнита, вывод для подключения сигналов установки устройства в исходное состояние, первый триггер, первый элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, выход задатчика режимов подключен к входу регулируемого источника питания, первый вывод для подключения обмотки электромагнита подключен к первому выводу измерителя тока, вывод для подключения сигнала установки устройства в исходное состояние подключен к первому входу первого элемента ИЛИ. введены

коммутационный элемент, ключ, нагрузочный элемент, запоминающий элемент, формирователь импульса срабатывания, выпрямитель, второй и третий элементы ИЛИ, ждущий мультивибратор, первый и

0 второй одновибраторы и второй триггер. При этом задатчик режимов имеет один вход, а первый вход первого элемента И инверсный. В.ыход регулируемого источника питания подключен к первому контакту

5 коммутационного элемента, второй контакт которого подключен к входу первого одновибратора и к входу ключа. Выход первого одновибратора подключен к первому входу второго элемента ИЛИ. второй вход которого подключен к выходу элемента задержки. Выход второго элемента ИЛИ подключен к входу ждущего мультивибратора, выход которого подключен к первому входу второго элемента И. Второй вход

5 второго элемента И подключен к прямому выходу первого триггера, выход второго элемента И подключен к первому ,входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера и к входу задатчика режимов, выход третьего элемента ИЛИ подключен к входу управления ключа. Выход ключа подключен к вгорому выводу для подключения, обмотки электромагнита, к первому входу первого элемента И и к входу дифференцирующего блока, Выход дифференцирующего блока подключен к R-входу второго триггера, S-вход второго триггера подключен к выходу первого элемента ИЛИ. Инверсный выход второго триггера подключен к второму входу первого элемента И, выход которого подключен к входу второго одновибратора. Выход второго одновибратора подключён к входу элемента задержки и второму входу первого элемента ИЛИ. Вывод для подключения сигнала установки устройства в исходное состояние подключен к S-входу первого триггера, R-вход которого подключен к выходу выпрямителя, вход выпрямителя подключен к выходу формирователя импульса срабатывания, неинвертирующий вход которого подключен к первому выводу нагрузочного элемента и к первому выводу

5 запоминающего элемента. Инвертирующий вход формирователя подключен к второму выводу нагрузочного элемента и к первому выводу для подключения обмотки электромагнита. Второй вывод запоминающего элемента и второй вывод измерителя тока

предназначены для подключения к нулевому выводу источника питания.

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

На фиг. 1 представлены регулируемый источник 1 питания, задатчик 2 режимов, измеритель 3 тока, элемент 4 задержки, дифференцирующий блок 5, выводы 6 И 7 для подключения обмотки электромагнита, вывод 8 для подключения сигналов установки устройства в исходное состояние, первый триггер 9, первый элемент ИЛИ 10, первый 11 и второй 12 элементы И, коммутационный элемент 13, ключ 14, нагрузочный элемент 15, запоминающий элемент 16, формирователь 17 импульса срабатывания подвижной системы электромагнита, выпрямитель 18, второй 19 и т|эетий 20 элементы ИЛИ, ждущий мультивибратор 21, первый 22 и второй 23 одновибраторы и второй триггер 24. Выход задатчика 2 режимов пйдключен к входу регулируемого источника 1 питания. Первый вывод 6 для подключения обмотки электромагнита подключен к первому выводу измерителя 3 тока. Вывод 8 для подключения сигнала установки устройства в исходное состояние подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 10, причем задатчик режимов имеет один вход, а первый вход первого элемента И 11 - инверсный. Выход регули,руемого источника 1 питания подключен к первому контакту коммутационного элемента 13, второй контакт которого подключен к входу первого одновибратора 22 и к входу ключа 14, Выход первого одновибратора 22 подключен к первому входу второго элемента ИЛИ 19, второй вход которого подключен к выходу э/гемента 4 задержки. Выход второго элемента ИЛИ -19 подключен к входу ждущего мультивибратора 21, выход которогр подключен к первому входу второго элемента И 12. Второй вход второго элемента И подключен к прямому выходу первого триггера 9. Выход второго элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ 20, второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера9 и к входу эадатчика 2 режимов. Выход третьего элемента ИЛИ 20 подключена входу управления ключа 14, выход ключа 14 подключен к второму выводу 7 для подключения обмотки электромагнита, к первому входу hepBoro элемента И 11 и к входу дифференцирующего блока 5. Выход дифференцирующего блока подключен к R-входу второго триггера 24, Sвход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ 10. Инверсный выход второго триггера 24 подк лючен к второму входу первого элемента И 11, выход которого подключен к входу второго одновибратора 23. Выход второго одновибратора 23 подклю5 мен к входу элемента 4 задержки и второму входу первого элемента ИЛИ 10. Вывод 8 для подключения сигнала установки устройства в исходное состояние, подключен к Sвходу первого триггера 9, R-вход которого

10 подключен к выходу выпрямителя 18. Вход выпрямителя 18 подключен к выходу формирователя 17 импульса срабатывания электромагнита, неинвертирующий вход которого подключен к первому выводу нагрузочного элемента 15 и к первому выводу запоминающего элемента 16. Инвертирующий вход формирователя 17 подключен к второму выводу нагрузочного элемента 15 и к первому выводу 6 для подключения обмотки электромагнита. Второй вывод запоминающего элемента 16 и второй вывод измерителя 3 тока предназначены для подключения к нулевому выводу источника питания.

5Режим работы формирователя 17 импульса срабатывания электромагнита выбран так, что при подаче питания на схему устройства (фиг. 1) на выходе формирователя 17 устанавливается отрицательное напряжение (фиг. 2л), под действием которого заперт выпрямитель 18. Вследствие этого на вход установки в нулевое состояние триггера 9 поступает уровень логического нуля, а режим работы одновибраторов 22 и 23

5 выбран так, что на их выходах (при подаче питания) устанавливается нулевой уровень напряжения (фиг. 2г, ж).

Устройство работает следующим образом.

0Перед началом работы схемы к первому

6 и второму 7 выводам для подключения обмотки электромагнита подключают обмотку управляемого аппарата, а на шину 8 установки устройства в исходное состояние

5 подают короткий импульс (фиг. 2а), для установки устройства в исходное состояние, под действие которого: триггер 9 устанавливается в единичное состояние, на его прямом выходе устанавливается логиче0 екая единица (фиг. 2в), а на инверсном выходе - логический ноль, который поступает на первый вход элемента ИЛИ 20,ключ 14 остается в разомкнутом состоянии: через элемент ИЛИ 10 триггер 24 устанавливается

5 в единичное состояние, а на его инверсном выходе устанавливается логический ноль (фиг. 2з).

Для управления электромагнитом замыкают коммутационный элемент 13 и напряокение с выхода источника поступает на

вход одновибратора 22, который срабатывает и формирует на выходе импульс (фиг. 2г}, который через элемент ИЛИ 19 поступает а вход ждущего мультивибратора 21, на выходе которого формируется импульс (фиг. 2д), который поступает на первый вход элемента И 12, который срабатывает, так как на втором входе элемента И 12 присутствует логическая единица с прямо1 о выхода триггера 9(фиг. 2в).

Сигнал логической единицы с выхода элемента И 12 через элемент ИЛИ 20 поступает на управляющий вход ключа 14, что приводит к его замыканию. При этом напряжение с выхода источника 1 питания через коммутационный элемент 13 и ключ 14 на время действия импульса (интервал времени между точками 25 и 26, фиг. 2д} поступает на обмотку электромагнита, а пройдя через обмотку электромагнита, - на измеритель 3 тока.

Ток в.обмотке электромагнита нарастает по определенному закону.

Если подвижная система электромагнита не срабатывает, то нарастание тока в обмотке электромагнита происходит без характерного провала (момент времени Mekду точками25 и 26, фиг. 2е, сплошная линия); а напряжение на неинвертирующий вход подается через интегрирующую цепь, состоящую из нагрузочного элемента 15 и эапоминающего элемента 16. в результате чего форма напряжения на неинвертирующем входе является сглаженной по отношению к форме тока срабатывания, и изменение сигнала на неинвертирующем входе з1паздывает по отношению к изменению сигнала на инвертирующем входе (момент времени между точками 25 и 26, фиг. 2е, пунктирная линия).

Отсутствие характе|5ного провала на кривой тока срабатывания электромагнита приводит к тому, что напряжения на входах формирователя 17 нарастают и напряжение на неинвертирующем входе не достигает значения напряжения на инвертирующем входе, вследствие чего на выходе формирователя 17 сохраняется отрицательное напряжение (фиг. 2л), которым заперт выпрямитель 18. На выходе выпрямителя 18 сохраняется уровень логического нуля, который поступает на R-вход установки в нулевое состояние триггера 9 и не изменяет его состояние, вследствие чегона инверсном выходе триггера 9 сохраняется уровень логического нуля, который поступает на вход задатчика 2 режимов и не приводит г его срабатыванию, а на прямом выходе триггера 9 сохраняется уровень логической единицы, который поступает на

второй вход элемента И 12 и подготавливает его срабатывание.

Одновременно управляющее напряжение поступает на первый инверсный вход

элемента И 11 и запрещает его срабатывание, а по переднему фронту этого напряжения дифференцирующим блоком 5 формируется импульс (фиг. 2ж), под действием которого триггер 24 устанавливается в

нулевое состояние. На инверсном выходе триггера 24 устанавливается сигнал логической единицы (фиг. 2з), который поступает на второй вход элемента И 11.

По окончании действия сигнала управления (момент времени - точка 26, фиг. 2д) снимается сигнал запрета с первого инверсного входа элемента И 11. что приводит к его срабатыванию, так как на его втором входе присутствует логическая единица с

инверсного выхода триггера 24, которая через элемент И 11 поступает на вход одновибратора 22. который срабатывает и формирует на выходе импульс (фиг. 2и), под действием которого через элемент

ИЛИ 10 триггер 24 устанавливается в единичное состояние. Вследствие этого на его инверсном выходе устанавливается логический ноль (фиг. 2з. момент времени точка 26), а пройдя элемент 4 задержки,

время 1з которого выбрано из условия обеспечения восстановления схемы для последующих срабатываний электромагнита, указанный импульс (фиг. 2к) через элемент ИЛИ 19 поступает на вход ждущего мультивибратора 21, на выходе которого формируется импульс (фиг. 2д), который поступает на первый вход элеЛента И 12 и. аналогично вышеизложенному, снова формируется управляющий сигнал на обмотку

электромагнита.

Если подвижная система электромагнита срабатывает, то нарастание тока в обмотке электромагнита происходит с характерным провалом (фиг. 2е, момент времени между точками 27 и 28. сплошная линия), обусловленным движением подвижной системы электромагнита. Напряжениес измерителя 3 тока поступает на входы формирователя 17. При этом в момент достижения напряжением на неинвертирующем входе (фиг. 2е, пунктирная линия) напряжения на инвертирующем входе (фиг, 2е. сплошная линия) формирователь 17 скачком переходит в область положительного

насыщения (фиг. 2л), тем самым формируется передний фронт импульса на выходе формирователя 17. а в соответствии с характером изменения тока в обмотке электромагнита, когда напряжение на инвертирующем входе формирователя 17 дос тигает значения напряжения на неинвертирующем входе (фиг. 2е), формирователь 17 скачком переходит в область отрицательного насыщения, тем самым формируется задний фронт импульса (фиг. 2л) на выходе формирователя 17, характеризующий обой срабатывание подвижной системы электромагнита. Импульс с выхода формирователя 17 через выпрямитель 18 поступает на вход установки в нулевое состояние триггера 9 и по заднему фронту этого импульса триггер 9 устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на прямом выходе триггера 9 устанавливается логический ноль (фиг. 2в), под действием которого закрывается элемент И 12, а на инверсном выходе устанавливается логическая единица, которая через элемент ИЛИ 20 поступает на управляющий вход ключа 14, который остается в замкнутом состоянии. Указанный сигнал также поступает на вход задатчика режимов 2, который изменяет режим работы источника 1 питания, переводя его в экономичный режим удержания электромагнита в сработанном состоянии (фиг. 2е).

По окончании управления электромагнитом размыкают коммутационный элемент 13 (фиг. 26). Восстановление схемы в исходное состояние осуществляется аналогично вышеизложенному, за исключением триггера 9, для установки которого в первоначальное состояние необходимо подать импульс (фиг, 2а), на шину 8 установки устройства в исходное состояние.

Использование изобретения обеспечивает повышение эффективности управления и достоверности срабатывания подвижной системы управляемого электромагнита. Это выражается в том, что прё длагаемого устройство по сравнению с известным обеспечивает не только подачу управляющего, сигнала на обмотку электромагнита и удержание его в сработанном состоянии в экономичном режиме работы регулируемого источника питания, но и обеспечивает управление работой электромагнита с фиксированием срабатывания его подвижной системы.

Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает в автоматическом режиме формирование повторного воздействия управляющего сигнала на обмотку электромагнита при несрабатывании его подвижной системы, что позволяет парировать сбои в работе подвижной системы управляемого аппарата и это, как следствие, позволяет повысить надежность устройств автоматики, где используется управляемый электромагнит.

Формула изобретения Устройство для управления электромагнитом, содержащее регулируемый источник питания, задатчик режимов, измеритель 5 тока, элемент задержки, дифференцирующий блок, выводы для подключения обмотки электромагнита, вывод для подключения сигналов установки устройства в исходное состояние, первый триггер, первый элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, выход задатчика режимов подключен к входу регулируемого источника питания, первмй вывод для подключения обмотки электромагнита подключен к первому выводу Измерителя тока, вывод для подключения сигнала установки устройства в исходное состояние подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности

0 управления и достоверности срабатывания подвижной системы электромагнита за счет формирования импульса срабатывания подвижной системы электромагнита и повторной подачи в автоматическом режиме сигнала

5 управления на обмотку управляемого аппарата при его несрабатывании, в него введены коммутационный элемент, ключ, нагрузочный элемент, запоминающий элемент, формирователь импульса срабатывания,

0 выпрямитель, второй и третий элементы ИЛИ, ждущий мультивибратор; первый и второй одновибраторы и второй триггер, причем задатчик режимов имеет один вход, а первый вход первого элемента И - инверсный,

5 выход регулируемого источника питания подключен к первому контакту коммутационного элемента, второй контакт которого подключен к входу первого одновибратора и к входу ключа, выход первого одновибра0 тора подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, выход второго элемента ИЛИ подключен к входу ждущего мультивибратора, выход которого

5 подключен к первому входу второго элемента И, второй вход второго элемента И подключен к прямому выходу первого триггера, выход второго элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй

0 вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера и к входу задатчика режимов, выход третьего элемента ИЛИ подключен к входу управления ключа, выход ключа подключен к второму выводу

5 для подключения обмотки электромагнита, к первому входу первого элемента И и к входу дифференцирующего блока, выход дифференцирующего блока подключен к Rвходу второго триггера, S-вход второго триггера подключен к выходу первого элемента ИЛИ, инверсный выход второго триг гера подключен к второму входу первого элемента И, выход которого гтоДключен к входу второго одновибратора, выход второго одновибратора подключен к входу элемента задержки и второму входу первого элемента ИЛИ, вывод для подключения сигнала установки устройства в исходное состояние подключен к S-входу первого триггера, R-вход которого подключен к выходу выпрямителя, вход выпрямителя подключен к выходу формирователя импульса

срабатывания, неинвертирующий вход которого подключен к первому выводу нагрузочного элемента и к первому выводу запоминающего элемента, инвертирующий вход формирователя импульса срабатывания подключен к второму выводу нагрузочного элемента и к первому выводу для подключения обмотки электромагнита, второй вывод запоминающего элемента и второй вывод измерителя тока предназначены для подключения к нулевому выводу питания.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электромагнитными аппаратами (реле, контакторы, бесконтактные электромагниты и т.п.). применяемыми в системах автоматического управления. Цель изобретения - повышение эффективности и достоверности управления за счет формирования импульса срабатывания подвижной системы электромагнита и повторной подачи в автоматическом режиме сигнала управления в случае несрабатывания электромагнита. Устройство содержит регулируемый источник питания, задатчик режимов, измеритель тока, дифференцирующий блок, выводы для подключения обмотки электромагнита, элемент задержки, шину для установки устройства в исходное состояние, три элемента ИЛИ. элемент И, два триггера, ключ, ждущий мультивибратор, два одновибрато- ра, элемент ЗАПРЕТ, нагрузочный элемент. запоминающий элемент, формирователь импульса срабатывания электромагнита, выпрямитель и коммутационный элемент. При замыкании коммутационного элемента напряжение с выхода источника поступает на схему. Через обмотку электромагнита течет ток. Если электромагнит не Срабатывает, то схема автоматически формирует повторный сигнал на срабатывание. После включения электромагнита его питание осуществляется в экономичном режиме. 2 ил.00G