Устройство для управления электромагнитным механизмом Советский патент 1980 года по МПК H01H47/32 

1

Изобретение относится к автоматике, в частности к схемам форсированного включения и отключения электромагнитных механизмов (ЭММ) (например электромагнитных реле, клапанов и т. п.).

Известно устройство для управления электромагнитным механизмом, содержащее источник напряжения с балластными резисторами и элементы управления и рассеиваиия энергии, накопленной в обмотке электромагнитного механизма 1.

Недостатком известного устройства является то, что энергия, накопленная в магнитном поле обмотки, рассеивается на стабилитронах, что не нозволяет повысить КИД устройства при сохранении его быстродействия.

Известно также устройство для управления электромагнитным механизмом, содержащее мост, нодключенный одной диагональю к клеммам источника питания, а другой - к обмотке электромагнитного механизма, два противоположных плеча моста образованы диодами, включенными в обратном направлении по отношению к источнику питаиия, а два других - транзисторами разного типа проводимости, включенными в прямом направлении по отношению к источнику иитания, база одного из которых, например, п-р-п типа, подключена через резистор к источнику внешнего управляюпхего сигнала, последовательно с этим транзистором включен измерительный резистор, один из выводов

5 которого связан с первым входом дифференциального электронного реле (ДЭР), выход которого подключен к базе второго транзистора, второй вход ДЭР присоединен к средней точке резистивного делителя, включенного между первым выводом измерительного резистора точкой соединения балластного резистора и катодом опорного диода, анод которого подключен к отрицательному выводу источиика пита15 ния 2.

Недостатком этого устройства является то, что измерительный резистор включен в эмиттерную цепь транзистора моста, и по

20 нему, кроме тока обмотки ЭММ, протекает ток управляющего сигнала, что снижает точность работы устройства. Опорный диод в этой схеме подключен к источнику управляющего сигпала и, являясь дополнительной нагрузкой для него, требует увеличения мощности источника.

Кроме того, в устройстве обеспечивается поддержание пороговых значений тока в обмотке ЭММ неизменными в течение

30 всей продолжительности рабочего цикла, 3 что не является оптимальным с точки зрекия экономичности и быстродействия. Целью изобретения являются новышение точности унравления током, уменьшение энергии, нотребляемой от источника унрав-5 ляющего сигнала, повышение технико-экономических показателей, быстродействия и сокращения времени подготовки к повторному включению. Поставленная цель достигается тем, чтою в устройство для унравления электромагнитным механизмом катод опорного диода через балластный резистор соединен с ноложительным выводом источника нитания, а коллектор транзистора п-р-п типа под-is ключей к нервому выводу измерительного резистора, а его эмиттер подключен к отрицательному выводу источника нитания, кроме того, оно снабжено тремя дополнительными резисторами, двумя дополнитель-20 ными диодами и коиденсатором, причем конденсатор с тремя резисторами образуют импульсную мостовую схему, включенную одной диагональю между катодом опорного диода и точкой соединения изме-25 рнтельного резистора с обмоткой электромагнитного механизма, а первый дополнительный диод включен в другую диагональ этого моста, анод диода подключен к одной из обкладок конденсатора, другая об-зо кладка которого подключена ко второму выводу измерительного резистора, катод первого дополнительного диода подключен к нервому входу электронного дифференциального реле, второй донолинтельный35 диод нодключен параллельно одному из резисторов импульсной мостовой схемы, причем катод этого диода подключен к первой обкладке конденсатора, а его анод - к катоду опорного диода, отрица-40 тельная шина питания дифференциального электронного реле соединена с коллектором транзистора п-р-п типа. На чертеже представлено предлагаемое устройство, иринциниальная схема.45 Устройство для управления электромагнитным механизмом (ЭММ) содержит обмотку 1 ЭММ, включенную в диагональ моста, два противоположных плеча которого образованы диодами 2 и 3, а два дру-50 гих - транзисторами 4 и 5. В другую диагональ моста включен источник 6 ннтания, причем диоды 2 и 3 включены в обратном но отношению к этому источнику наиравлении, а транзисторы 4 и 5 - в прямом.55 База транзистора 4 через резистор 7 соедииена с источником 8 унравляющего сигнала и, носледовательно с этим транзнстором 4 в его коллекторную цепь включен измерительный резистор 9. Между катодом60 онорного диода 10 и точкой соединения коллектора транзистора 4 и резистора 9 включен делитель напряжения, образованный резисторами 11 и 12, к средней точке которого подключен один вход дифферен-65 4 циального электронного реле (ДЭР) 13. Между другим выводом резистора 9 и катодом диода 10 включена имиульсная мостоная схема, образованная резисторами 14-16 и конденсатором 17, в диагональ которой включай диод 18. Конденсатор 17 соединен одной обкладкой с резистором 9, а другой - с анодом диода 18. Точка соединения катода диода 18 с резисторами 14 и 15 связана с другим входом ДЭР 13. Параллельно резистору 16 включен диод 19, анод которого соединен с катодом диода 10. Выход ДЭР 13 подключен к базе транзистора 5. Анод опорного диода 10 соедийен с отрицательным выводом источника 6 нитания, а катод через резистор 20 связан с положительным выводом источника 6 питания. Отрицательная шина питания ДЭР 13 связана с коллектором транзистора 4, а положительная - с положительным выводом источника 6 питания, Устройство работает следующим образом. При нодаче унравляющего сигнала транзистор 4 открывается и подключает к источнику 6 питания ДЭР 13 и к источнику опорного напряжения, которым является опорный диод 10, делитель, образованный резисторами 11 и 12, и соединенные носледовательно резистор 9 и импульсную мостовую схему. В начальный момент времени после подачи унравляющего сигнала напряжение на конденсаторе 17 равно нулю, поэтому потенциал катода диода 18 оказывается выше потенциала его анода, и диод 18 закрыт. При этом разность напряжений на входах ДЭР 13 определяется опорным нанрял ением, делителями, образованными резисторами 11 и 12, резисторами 14 и 15 и напряжением на резисторе 9, которое пропорционально току обмотки 1 ЭММ. Величина опорного напряжения и параметры делителей выбираются такими, что разность входных сигналов ДЭР 13 при нулевом токе обмотки 1 ЭММ оказывается меньше порога опускания ДЭР и на выходе его устанавливается сигнал, открывающий и насыщающий транзистор 5. По цепи, образованной транзистором 5, обмоткой 1 ЭММ, измерительным резистором 9, транзистором 4 и источником 6 питания, начинает нротекать ток, нарастающий с постоянной времени, определяемой параметрами обмотки 1 ЭММ.. По мере нарастания тока увеличивается падение нанряженпя на резисторе 9 и, пропорционально ему, - разность входных напряжений ДЭР 13, которая при определенном токе обмотки 1 ЭММ достигает величины порога срабатывания ДЭР. Транзистор 5 переходит в закрытое состояние, н индуктивный ток обмотки 1 ЭММ, экспоненциально уменьшаясь, нротекает по цепи, образованной обмоткой 1 ЭММ, резистором 9, транзнстором 4, диодом 2. При уменьшении тока и вместе с ним напряжения на измерительном резисторе до значения, при котором разность входных напряжений ДЭР 13 становится меньше порога отпускания, на выходе ДЭР 13 появляется сигнал, открываюш,ий транзистор 5 и ток обмотки начинает нарастать вновь. Устанавливаются устойчивые колебания тока в обмотке 1 ЭММ между двумя стабильными уровнями.

По мере заряда конденсатора 17 потенциал анода диода 18 растет. В некоторый момент времени диод 18 открывается, и напряжение на резисторе 14 увеличивается вместе с напряжением на конденсаторе, вследствие чего разность входных напряжений ДЭР 13 достигает значения порогов срабатывания при меньших значениях тока обмотки 1 ЭММ.

При снятии управляюш,его сигнала транзистор 4 закрывается и отключает питание ДЭР 13, что приводит к запиранию транзистора 5. Индуктивный ток обмотки 1 ЭММ замыкается по цепи, образованной диодами 2, 3 и источником 6 питания, отдавая в источник энергию, накопленную в магнитном поле обмотки 1 ЭММ. Кроме того, меняется полярность напряжения, приложенного к импульсной мостовой схеме. К конденсатору 17 через диод 19 прикладывается напряжение, равное разности опорного напряжения и напряжения источника питания, что обуславливает быстрый разряд конденсатора и подготавливает устройство к повторному включению.

Включение измерительного резистора в коллекторную цепь транзистора моста и подключение катода опорного диода через балластный резистор к положительной шине питания позволяет уменьшить энергию, потребляемую от источника управляюш,его сигнала, а также за счет исключения протекания тока управляющего сигнала по измерительному резистору повысить точность ограничения тока в обмотке ЭММ.

Введение дополнительного конденсатора, трех резисторов, образующих импульсную мостовую схему, и диода, включенного в ее диагональ, позволяет устанавливать ток в обмотке ЭММ в начальный момент времени выше номинального, что сокращает время включения ЭММ, с последующим уменьшением тока до значения ниже номинального, но превышающего ток отпускания ЭММ1, что снижает потребление энергии от источника и сокращает время, требуемое для выключения ЭММ.

Включение диода параллельно резистору импульсной мостовой схемы и подключение отрицательной шины питания ДЭР к коллектору транзистора моста позволяют за счет форсированного разряда конденсатора сократить время, необходимое для подготовки устройства к повторному включению, и повысить его экономичность за счет отключения питания ДЭР во время паузы.

Формула изобретения

1. Устройство для уиравления электромагнитным механизмом, содержащее мост,

иодключенный одной диагоиалью к клеммам источника питания, а другой - к обмотке электромагнитного механизма, два противоположных плеча моста образованы диодами, включенными в обратном по отношению к источнику питания направлении, а два других - транзисторами разного типа проводимости, включенными в прямом направлении по отношению к источнику иитания, база одного из которых, например,, п-р-л типа, иодключена через резистор к источнику внешнего управляющего сигнала, последовательно с этим транзистором включен измерительный резистор, один из выводов которого связан с первым

входом дифференциального электронного реле, выход которого подключен к базе второго транзистора, второй вход дифференциального реле присоединен к средней точке резистивного делителя, включенного

между первым выводом измерительного резистора и точкой соединения балластного резистора и катодом опорного диода, анод которого подключен к отрицательному выводу источника иитания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управления током и уменьшения энергии, потребляемой от источника управляющего сигнала, катод опорного диода через балластный резистор соединен с положительным выводом источника питания, а коллектор транзистора п-р-п типа подключен к первому выводу измерительного резистора, а его эмиттер подключен к отрицательному выводу источника питания.

2. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что, с целью повышения техникоэкономических показателей и быстродействия, оно снабжено тремя дополнительными резисторами, дополнительным диодом

и конденсатором, причем конденсатор с тремя резисторами образуют импульсную мостовую схему, включенную одной диагональю между катодом опорного диода и точкой соединения измерительного резистора с обмоткой электромагнитного механизма, а в дрзгую диагональ этого моста включен дополнительный диод, анод которого подключен к одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого подключена ко второму выводу измерительного резистора, катод дополнительного диода подключеи к первому входу электронного дифференциального реле. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью сокращения

7

времени подготовки к повторному включению, оно снабжено вторым дополнительным диодом, подключенным параллельно одному из резисторов импульсной мостовой схемы, причем катод этого диода подключен к первой обкладке конденсатора, а его анод - к катоду опорного диода, отрицательная шина питания дифференциального электронного реле соединена с коллектором транзистора п-р-п типа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 2259393, кл. G 05F 1/00, 1975.

2.Патент США № 3896346, кл. Н 01Н 47/32, 1975 (прототип).