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

№ Р. /

Изобретение относится к устройствам автоматики и предназначено для управления электромагнитом постоянного тока с пониженным потреблением энергии.

Известно устройство для форсированного управления электромагнитом постоянного тока, содержащее выводы для подключения обмотки электромагниту, датчик тока, компаратор, триггер, два транзистора, диод, два резистора, конденсатор, выводы для подключения источника питания, генератора тактовых импульсов и ис-точника входного управляющего сигнала, причем первый вывод для подключения обмотки электромагнита через коллектор эмиттер первого транзистора подключён к первому выводу датчика тока, второй вывод соединен с общей шиной, база второго транзистора соединена с выводом для подключения источника управляющего сигнала.

Недостатком известного устройства является малый коэффициент полезного действия,

Целью изобретения .является увеличение коэффициента полезного действия.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для форсированного управления электромагнитом постоянного тока, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, ключ, датчик тока, компаратор , триггер, два тр анзистора, диод, два резистора, конденсатор, выводы для подключения источника питания, генератора тактовых импульсов и источника входного управляющего сигнала, причем первый вывод для подключения обмотки электро-, магнита через коллектор - эмиттер первого транзистора соединен с первым выводом датчика тока, другой вывод которого соединен с общей ШИНОЙ, база второго транзистора соединена с входом для подключения источника входного управляющего сигнала, введен второй диод, третий транзистор и вывод для подключения истрчника тактовых имггуяьсов, причем инвертирующий вход компаратора соединен с выводом для подключения источника опорного напряжения, неинвертирующий вход компаратора -свыходом датчика тока, выход компаратора подключен к одному из входов триггера, другой вход которого соединен с выводом для подключения источника тактовых импульсов, а выход через первый резистор - с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор - с :эмиттером третьего транзистора и базой первого транзистора, коллектор третьего транзистора через второй резистор соединен с базой четвертого транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом конденсатора и катодом первого диода, анод которого соединен с первым выводом для подключения обмотки электромагнита,

второй вывод для подключения соединен с катодом второго диода и коллектором четвертого транзистора, анод второго диода соединен с вторым выводом конденсатора и выводом для подключения источника питания. .

На фиг. 1 изображена схема устройства: на фиг.2 - временные диаграммы напряжений.

Устройство содержит выводы 1 и 2 для

подключения обмотки 3 электромагнита, первый транзистор 4, датчик 5 тока, компаратор 6, триггер 7, второй транзцстор 8, диод 9, резисторы 10 и 11, конденсатор 12, выводы 13-15 для подключения источника

питания Е, опорного напряжения Uo и источника входного управляющего сигнале, причем первый вывод 1 для подключен обмотки электромагнита через коллектор эмиттер транзистора 4 подключен к пера%

му выводу датчика 5 тока, второй вывод Kf торого соединен с общей шиной 16, &ащ транзистора 8 соединена с выводом 15 Д1М| подключения источника управляющего пряжения, второй диод 17, третий и четвери

тый транзисторы 18 и 19, вывод 20 длщ подключения источника тактовых импуль сов, причём неинвертирующий вход компаратора 6 соединен с первым выводом датчика 5 тока, выход компаратора 6 подключен к одному из входов триггера 7, другой вход которого подключен к выводу 20 тактовых импульсов UT. а вЫход через резистор 10 соединён с базой третьего транзистора 18, эмиттер которого соединен с

общей шиной 16, а коллектор - с эмиттером транзистора 8 и с базой транзистора 4, коллектор транзистора 8 соединен через резйстор 11 с базой транзистора 19, эмиттер которого соединен с первым выводом конденсатора 12 и катодом диода 9, анод которого соединен с выводом 1, вывод. 2 соединен с катодом диода 17, анод которого соединен с вторым выводом конденсатора 12 и выводом 13 Для подключения источника

питания Е.

Работа устройства для управления электромагнитом постоянного тока заключается в следующем.

При отсутствии напряжения на вь1воде 15 транзисторы 4,8,18 и19 закрыты (фйг.2, момент времени ti) конденсатор 12 заряжен через прямое сопротивление диода 9 до величины напряжения Uc под действием внутренней ЭДС обмотки 3, формируемой во

время выключения транзисторов 4 и 19 в предыдущем цикле работы.

В момент времени t2 на шину 15 посту- . пает импульс UBX. транзисторы 8,4 и 19 отпираются и напряжение на правой обкладке конденсатора 12 оказывается приложен- 5 ным к обмотке 3 электромагнита, через которую потечет ток разряда конденсатора 12. и сама обмртка оказывается подключенной к суммарному напряжению источника питаг ния ЕО и напряжения на обкладке кондент 10 сатора 12, в связи с чем ток через обмотку 3 HiapactaeT значительно быстрее, чем если бы она была подсоединена толысо к одному напряжению ЕС. С момента времени t2Haпряжение на обкладке конденсатора 12 15 уменьшается. В мрмент напряжения 1з кон- , денсатор 12 разряжается и напряжение на обмотке 3 электромагнита становится равным величине напряжения ЕО питания, кот тбрре прикладывается через диод 17. В 20 момент времени t ток через датчик 5 трка достигает величины, при которой падение напряжение на датчике 5 тока превысит напряжение на выводе 14 Uo, на выходе кЬМпаратрра 5 сформируется высокий 25 положительный потенциал, под действием которого триггер срабатывает и переходит во вторбе устойчивое состояние, при кото- . ром на его выходе формируется высокий потенциал, под действием котррого транзи- 30 стор 18 насыщается, вследствие чего транзистор 4 запирается и в обмотке 3 происходит спад тока, протекающего через диод 8 и насыщенный транзистор 19.

В момент времени ts на вывод 20 посту- 35 пает тактовый импульс, под действием котррого триггер 6 возвращается в исходное состояние, а транзистор 18 запирается ив обмотке происходит увеличение тока.

Начиная с момейта времени ts ток в. 40 обмотке 3 электромагнита периодически возрастает и убывает, а его средняя величина мен ыиё тока его включения. Величина среднего значения тока через обмотку элбктромагнита после его включения может 45 быть установлена любым путем соответствующей установка частоты тактовых импульсов и опорного напряжения Uo.

В момент времени t6 формируется за- 50 дний фронт входного импульса, транзибтрры 4,8,18 и 19 запираются, а конденсатор 12 заряжается через диод 9. По мере заряда конденсатора 12 напряжение на нем увелИ чйвается. а ток через обмотку 3 уменьшает- 55 с я. В МО ме н t времени te п роисходит меньшение тока до нуля. На фиг.2 для сравнения показана пунктиром линия ток1а 1з, относящаяся к известным устройствам, а

сплошной линией -ток в рассматриваемом устройстве. Из приведенных эпюр видно, что время увеличения и время уменьшения значительно меньше, чем в известных устройствах, а Следовательно, производительность работы электромеханизма с рассмотренным устройством значительно выше.

Энергия, накопленная на конденсаторе 12. в моментзапир&ния транзисторов затрачивается на форсировку включения электромагнитного механизма, что повышает коэффициент полезного действия рассмотренного устройства управления электромагнитными механизмами.

Формула изобретения

Устройство для форсированного управления электромагнитом постоянного тока, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, ключ датчик тока, компаратор, триггер, два транзистора, диод, два реэистора,конденсатор. выводы для подключения источника питания опорного напряжения и источника входного уп равляющего сигнала, причем первый вывод для подключения обмотки электромагнита через ключ подключен к одному из выводов датчика тока, другой вывод котррого доединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника питания , база второго транзистора соединена с выводом для подключения источника входного управляющего сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, в него введен второй диод, третий транзистор и вывод для подключения источника тактовых импульсов, причем инвертирующий вход компаратора соединен с выводом для подключения истрчника опорного напряжения, неинвертирующий вход компаратора - с выходом датчика тока, выход компаратора подключен к одному из входов триггера, другой вход которого соединен с выводом для подключения источника тактовых импульсов, а выход через первый резистор соединен с базой первого транзистора, эмиттер которого соединен с выводом для подключения отрицательнрго полюса источника питания, а коллектор - с эмиттером второго транзистора и управляющим входом ключа, коллектор второго транзистора через второй резисТо0 подключен к базе третьего транзистора, эмиттер которого соединен с одной из обкладок конденсатора и катодом первого диода, анод которого соединен с первым выводом для подключения обмотки электромагнита, второй вывод для подключения которой соединен с катодом второго диода и коллектором третьего транзистора, анод второго диода соединен с другой обкладкой конденсатора и выводом для подключения положительного полюса источника питания.

Изобретение относится к электротёхни- ке и может быть использовано для быстродействующего управления электромагнитами постоянного тока с пониженным потреблением энергии, в частности к авиационной, космической технике. Цель изобретения - увеличение КПД. Вёедение в устройство конденсатора 12 и диода 9 обеспечивает формировку как при включении, так и при, отключении. В режиме удержания за счет использования датчика тока 5. компаратора 6, триггера 7 и транзистора 8 обес- печивае^тся импульсный режим работы ключа. 2 ил.

.2