УСТРОЙСТЮ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫММЕХАНИЗМОМ Советский патент 1981 года по МПК H01H47/32 H01F7/18 

I

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности, может быть использовано в устройствах импульсного управления электромагнитным механизмом с форсированным включением.

Известно импульсное устройство для управления индуктивной нагрузкой, содержащее развязывающий диод, ключевой элемент, включенный между клеммами источника питания последовательно с обмоткой электромагнитного механизма

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает формирования начального (пускового) импульса тока в индуктивной нагрузке в заданном интервале времени.

Это обусловлено тем, что фиксаци максимального значения возрастающего по экспоненте тока как в перво так и в последуюишх циклах работы

осуществляется путем сравнения падения напряжения на дополнительном низкоомном резисторе с опорным напряжением порогового переключателя, а фиксация минимального значения убывающего по экспоненте тока самоиндукции определяется собственным гистерезисом переключения порогового переключателя.

Наиболее близким к предлагаемому по техническим средствам и достигаемому результату является устройство, содержащее развязывающий диод ключевой элемент, включенный между клеммами источгшка питания последовательно с обмоткой электромагнитного механизма, шунтированной пороговым элементом, выполненным на последовательно соединенных стабилитроне и диоде

Недостатком этого устройства является то, что оно имеет недостаточную стабильность момента отсечки начального тока и коэффициента заполнения импульсов при воздействии .окружающей среды. Цель изобретения - стабилизация момента отсечки начального (пускового) тока и коэффициента заполнения импульсов путем устранения влияния постоянного времени индуктивной нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено первым моностабильным элементом, выполненным на реле времени и логичес ком элементе ИЛИ-НЕ и вторым моностабильным элементом, выполненным на втором реле времени и логическом элементе НЕ, вход которого через развязывающий диод подключен к точке соединения ключевого элемента и обмотке электромагнитного механизма а выход оптически соединен со входо первого реле времени и с одним из входов логического элемента ИЛИ-НЕ выход которого соединен со входом ключевого элемента, а другой вход с выходом первого реле времени, вхо которого.соединен с клеммой источника питания. На чертеже представлена электрическая принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит первый моностабильный элемент, выполненный на первом реле 1 времени и логическом элементе ИЛИ-НЕ 2, ключевой элемент 3, обмотку электромагнитного механи ма - нагрузку 4, шунтированную поро говым элементом 5 непосредственно и через развязывающий диод 6 - вторым моностабильньм элементом, выпол ненным на втором реле 7 времени и логическом элементе НЕ 8. Реле времени выполнены по мостовой схеме, состоящей из времязадающей RC-цепи - резисторы 9, 10, конденсаторы 11, 12 и делителя опорного напряжения - резисторы 13-16, нуль-индикатора -полевые транзисто ры 17, 18. Логические элементы ИЛИ-НЕ, НЕ выполнены по комбинацион ной переключающей схеме на тран- зисторах 19-23, диодах 24-27. Ключевой элемент выполнен на транэисто рах 28, 29, включенных по схеме сос тавного Транзистора. С помощью рези торов 30-36 обеспечивается запирание транзисторов при отсутствии сиг нала на их входе. Резисторы 37-42 94 предназначены для ограничения соответствукичих токов транзисторов. Пороговый элемент выполнен на последовательно-встречно включенных стабилитроне 43 и диоде 44, соединенных анодами (катодами) с обмоткой электромагнитного механизма в проводящем направлении для тока самоиндукции. С помощью оптоэлектронных ключевых элементов 45, 46 обес-. печивается коммутация цепи разряда времязадающего конденсатора через резистор 47 и управление логическим элементом ИЛИ-НЕ. Конденсатор 48 форсирующий, конденсатор 49 и резистор 50 - элементы частотной коррекции. Кроме того, устройство имеет клеммы 51-53 источника питания. Устройство работает следующим образом. При подаче на клеммы 51, 52 питающего напряжения и на клемму 53 входного сигнала, конденсатор 11 начинает заряжаться через резистор 9, Транзисторы 19, 20 закрыты, так как на оба входа логического элемента ИЛИ-НЕ 2 сигналы не подаются. Так как в базу транзистора 2 от клеммы 53 через диод 25 и резисторы 13, 14 к клемме 52 течет ток, последний насыщается, подключая базовую цепь через ограничивающий ток резистор 39 к клеммам 53, 52,в результате чего транзисторы 28, 29 насыщаются, подключая нагрузку 4 к клеммам 51, 52 источника питания. В нагрузке течет возрастающий по экспоненте начальный (пусковой) ток, действие которого будет наблюдаться до момента достижения напряжения на конденсаторе I1 порога нульиндикатора - транзистора 17, а при его достижении последний срабатывает, изменяя состояние логического элемента ИЛИ-НЕ, при котором транзистор 21 и соответственно транзисторы 28, 29 закрываются, отключая нагрузку от клемм 51, 52 источника питания. В этот момент в индуктивной нагрузке возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающаяся протекание убывающего по экспоненте тока самоиндукции , замыкающегося через шунтирующий нагрузку пороговый элемент 5. Образованное на последнем стабилизированное напряжение прикладывается через развязывающий диод 6 ко второму моностабильному элементу.

Начинается заряд конденсатора 12 через резистор 10. Транзистор 22 закрыт, так как на вход логического элемента НЕ сигнал не подается. Так как в базу транзистора 23 через диод 27 и резистор 41 течет ток, последний насыщается, в результате чего от общей точки соединения основного ключевого элемента и обмотки индуктивной нагрузки, через развязывающий диод 6, резистор 42, к клемме 51 течет входной ток оптоэлектронных элементов 45, 46, вспомогательные выходные транзисторы которых насыщаются. При этом с помощью одного из них замыкается цепь разряда конденсатора 11 через резистор 47, с помощью другого подается через резистор 38 входной сигнал на второй вход логического элемента ИЛИ-НЕ 2 - транзистор 20, обеспечивающий установившееся состояние, поскольку сигнал с et-o первого входа снимается, так как при разряде конденсатора 11 транзистор 19 выключается.

При достижении напряжения на конденсаторе 12 порога срабатывания транзистора 18, последний срабатывает, насыщая транзистор 22, выключая транзистор 23. В результате этого с помощью оптоэлектронных элементов 45. 46 размыкается цепь разряда конденсатора 11 и включается транзистор 20. С этого момента изменяется состояние логического элемента ИЛИ-НЕ на первоначальное, так как на оба его входа сигналы не подаются. Начинается заряд конденсатора 11 и разряд через затвор- исток транзистора 18, резистор 16 конденсатора 12, устанавливая схему второго моностабильного элемента в исходное состояние до начала повторения цикла работы. Далее цикл рабо TLi повторяется. Причем время действия возрастающего по экспоненте тока в нагрузке при повторном цикле отсчитывается не от нулевого уровня напряжения на койденсаторе I1, а от некоторого остаточного напряжени до которого последний через резисто 47 разряжается за время действия втрого моностабильного элемента.

Вьщержка времени действия пускового импульса тока устанавливается выбором постоянной времени времязадающей RC-цепи - резистор 9, конденсатор 11 и уровнем опорного напряжения, образованного на выходе делителя на резисторах 13, 14.

Выдержка временных интервалов возрастающего и убывающего токов в индуктивной нагрузке устанавливается выбором времени выдержки второго моностабилЬного элемента и постоянной времени разрядной RC-цепи - резистор 47, конденсатор II,

Минимальная частота колебаний ограничивается интервалом времени на собственной экспоненте убывающего тока самоиндукции, в течение которого обеспечивается образование стабилизированного напряжения на пороговом элементе, необходимого для функционирования второго моностабильного элемента.

Максимальная частота ограничивается быстродействием моностабильных элементов и возрастанием вероятности возникновения незатухающих колебаний из-за увеличения вэаимозависимос7 ти коммутационных помех и наводок.

Таким образом, точность и стабильность временных интервалов колебаний тока в индуктивной нагрузке обеспечивается структурой выполнения предлагаемого устройства и выбором элементной базы.

Преимуществом предлагаемого устройства 1теред известными техническими решениями является то, что в нем структурно устраняется -влияние постоянной времени индуктивной нагрузки на очность .и стабильность временных интервалов колебаний тока в индуктивной нагрузке.

Формула изобретения

Устройство для управления электромагнитным механизмом, содержащее развязывающий диод, ключевой элемент, включенный между клеммами источника питания последовательно с обмоткой электромагнитного механизма, шунтированной пороговым элементом, выполненным на последовательно соединенных стабилитроне и диоде, отличающееся тем, что, с целью стабилизации момента отсечки пускового тока и коэффициент заполнения импульсов путем устранения влияния постоянной времени индуктивной нагрузки, оно снабжено первым