CN101800113A - 制动电磁铁控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁铁控制器，该控制器包括有限流电路(1)、低压检测电路(2)、起动电路(3)、全波整流电路(4)、续流衰减电路(5)、高压检测电路(6)和电源通断快速反应电路(7)等七部分。本发明使用电容器限流，损耗和故障率几乎为零；设置的快速衰减电感续流环节，使电磁铁退磁快、制动器制动快。本发明没有电磁干扰，不对供电电源造成高次谐波污染，并且可以在UPS电源供电情况下工作。

Description

制动电磁铁控制器

技术领域

本发明涉及一种制动电磁铁控制电路，具体地说是一种制动电磁铁控制器。

背景技术

在电梯及起重机械等设备中应用的制动器多是使用电磁铁作为推动器件，这种电磁铁的工作特性是用大电流吸合实现制动器的强制松闸，用小电流维持制动器的松闸状态。以往使用的电磁铁控制器，其产生维持小电流的方法，一是使用降压变压器，二是使用可控硅控制。使用降压变压器的缺点是体积大，笨重，且耗电量大；使用可控硅的缺点是电路元器件多，故障率高，工作时产生的高次谐波对周围元器件形成干扰，对供电电源造成污染，并且不能在UPS电源下工作，而UPS电源是某些电梯产品在突然停电时所采用的短时应急安全供电电源。

发明内容

本发明的目的就是提供一种制动电磁铁控制器，以克服上述电磁铁控制电路存在的缺陷，降低故障率，减少高次谐波污染，满足制动器的工作需要。

本发明是这样实现的：

一种制动电磁铁控制器，包括如下部分：

限流电路，设有第一、第二两路输出和一个连接交流电源的输入端，用于产生制动电磁铁吸合所需的维持电压和维持电流；

低压检测电路，其输入端与所述限流电路的第一路输出相接，用于使本控制器中产生起动电流用的主可控硅在输入电压为低压状态时瞬时可靠地导通；

起动电路，其输入端与所述低压检测电路的输出端相接，用于在起动制动电磁铁时将所述限流电路短路，以产生供制动电磁铁起动用的大电流输出；

全波整流电路，其输入端分别与所述起动电路的输出端和所述限流电路的第二路输出相接，用于向电磁铁线圈L提供直流工作电流；以及

高压检测电路，其输入端并接在本控制器的两个输出端子上，其输出端接至所述起动电路，用于在电磁铁线圈发生短路时阻断所述起动电路的工作电流输出。

所述制动电磁铁控制器还包括有：

续流衰减电路，串接在所述全波整流电路的一路输出中，用于在交流电源断开后快速衰减电磁铁线圈L中的电感续流，使制动电磁铁快速退磁、制动器快速制动；以及

电源通断快速反应电路，其输入端并接至交流电源的输入端，其输出端接所述续流衰减电路，用于在交流电源断开时启动所述续流衰减电路工作。

本发明制动电磁铁控制器的特点，一是使用特定元件——电容器进行限流，起到产生维持电流及抗短路等作用，由于电容器本身不发热，所以其损耗和故障率几乎为零；二是设置了快速衰减电感续流的环节，这样可使制动电磁铁快速退磁、制动器快速返回以实施制动；三是没有电磁干扰，不对供电电源造成高次谐波污染，并且可以在UPS电源供电情况下工作；四是采用MOS管与压敏电阻相配合，使制动电磁铁断电时产生的电感续流在较高反电势的状态下通过MOS管，因而电感续流得以快速衰减，制动电磁铁同时快速退磁而返回，制动器即可快速制动。

附图说明

图1是本发明的电路结构框图。

图2是本发明一个实施例的电原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明电磁铁控制器包括有限流电路1、低压检测电路2、起动电路3、全波整流电路4、续流衰减电路5、高压检测电路6和电源通断快速反应电路7等七部分。其中，限流电路1的输入端用于连接交流电源，限流电路1有两路输出，其第一路输出接低压检测电路2的输入端，其第二路输出接全波整流电路4的输入端；低压检测电路2的输出端与起动电路3的输入端相接，起动电路3的输出端接全波整流电路4的输入端，全波整流电路4的输出端接负载电磁铁线圈L；在全波整流电路4输出端的其中一条输出线上串接有续流衰减电路5；在本控制器的两个输出接线端子上并联有高压检测电路6，高压检测电路6的输出端接至起动电路3；与交流电源连接的还有电源通断快速反应电路7，电源通断快速反应电路7的输出端接续流衰减电路5。

在图2的发明实施例中：

所述限流电路1是由输入端两条电源连接线上分别串联的电容器C₁、C₂所组成。通电后，电容器C₁、C₂限制了电源输入端的交流电流。选取适当容量的电容器C₁、C₂，可以产生适应电磁铁线圈L的维持电压和维持电流。此外，一旦本控制器输出端的外部发生短路时，电容器C₁、C₂也可限制该短路电流，对本控制器起到保护作用。

所述低压检测电路2包括有桥式整流器D₁-D₄、第二全波桥式整流器D₆、第二光电隔离器G₂、第四光电隔离器G₄以及复合运算放大器I₁。桥式整流器D₁-D₄跨接在所述限流电路1的电容器C₁、C₂的两端，桥式整流器D₁-D₄的输出端接全波桥式整流器D₆，第二全波桥式整流器D₆的输出端接第二光电隔离器G₂，第二光电隔离器G₂的输出端接复合运算放大器I₁，复合运算放大器I₁的输出端串联二极管D₇后接第四光电隔离器G₄，第四光电隔离器G₄向所述起动电路3发送控制信号。

所述起动电路3包括有两个双向可控硅G₁₁、G₁₂、第一光电隔离器G₁和定时器电路；所述定时器电路由定时器芯片I₂与外围元件连接组成，所述定时器芯片I₂的信号控制端与所述低压检测电路2中的第四光电隔离器G₄的输出端相接，所述定时器芯片I₂的输出端接第一光电隔离器G₁，第一光电隔离器G₁的输出端分别串联电阻R₁、R₂后接到所述两个双向可控硅G₁₁、G₁₂的控制极，所述两个双向可控硅G₁₁、G₁₂分别并联在所述限流电路1中的电容器C₁、C₂的两端。

当限流电路1的电容器C₁、C₂两端电压较高时，第二光电隔离器G₂导通，复合运算放大器I₁因反向输入端得高电位而输出低电位，使第四光电隔离器G₄得不到高电位信号，也就没有信号让定时器芯片I₂动作去开通两个双向可控硅G₁₁、G₁₂。反之，当电容器C₁、C₂两端的交流电压瞬时值接近于零电位时，复合运算放大器I₁的输出处于高电位，它将允许高电位信号进入第四光电隔离器G₄。此刻，第四光电隔离器G₄即输出高电位，使定时器芯片I₂动作，去开通两个双向可控硅G₁₁、G₁₂。此时双向可控硅G₁₁、G₁₂的导通，短路掉电容器C₁、C₂，使电源电压不受电容器C₁、C₂的限制，并在经过全波整流电路4整流后，直接加到电磁铁线圈L上，由此实现制动器中制动电磁铁的高电压、大电流的起动。在经过约0.5-1秒钟后，定时器芯片I₂停止信号输出，第二光电隔离器G₂和两个双向可控硅G₁₁、G₁₂随即停止工作，电容器C₁、C₂即将电流限制成维持电流。

所述全波整流电路4为第一全波桥式整流器D₅。所述第一全波桥式整流器D₅的输入端与所述限流电路1的输出端相接，所述第一全波桥式整流器D₅的两条输出线，一条连接至本控制器的第一输出接线端子Z₁，另一条串联所述续流衰减电路5后接至本控制器的第二输出接线端子Z₂。全波整流电路4将交流电源输入的交流电流转变成直流电流供给电磁铁线圈L。

所述续流衰减电路5是在本控制器的输出线路上串联场效应管G₁₃，所述场效应管G₁₃的控制极一路串联连接稳压二极管D_T和压敏电阻R_T后接本控制器的第二输出接线端子Z₂，另一路与所述电源通断快速反应电路7的输出端相接。

当电源断开时，电源不再给场效应管G₁₃的控制极供电，场效应管G₁₃即将关断。此时，负载电磁铁线圈L的电感续流受阻，产生反电动势，该反电动势迫使压敏电阻R_T和稳压二极管D_T导通，从而再施加到场效应管G₁₃的控制极，使场效应管G₁₃导通，形成泄放回路，电磁铁线圈L中的电感续流即可顺利泄放掉。这样，电感续流就可以衰减得很快，制动电磁铁中的剩磁也就衰减得很快，由此保证了制动器的快速回返，实现快速制动。

所述高压检测电路6为电阻R₆与第三光电隔离器G₃的串联支路，该支路的两端并联连接在本控制器的第一、第二两个输出接线端子Z₁、Z₂上，第三光电隔离器G₃的输出端接所述低压检测电路2中的复合运算放大器I₁的一个输入端上。

在本控制器通电后，交流电源的交流电流通过限流电路1的电容器C₁、C₂限流，再经第一全波桥式整流器D₅的全波整流，最后通过本控制器的第一、第二两个输出接线端子Z₁、Z₂连通到负载电磁铁线圈L上。此时，两个输出接线端子Z₁、Z₂上是有电压的，该电压使第三光电隔离器G₃导通，由第三光电隔离器G₃给出允许制动电磁铁起动的起动信号。如果两个输出接线端子Z₁、Z₂外部的导线短路(如电磁铁线圈L短路等)，此时本控制器中的电流因受到电容器C₁、C₂的限制而不会太大，本控制器就处于安全状态。但由于此时两个输出接线端子Z₁、Z₂上的电压近乎为零，使第三光电隔离器G₃不能导通，第三光电隔离器G₃就不能送出允许起动的信号，定时器芯片I₂就不动作，低电压检测电路2中的第一光电隔离器G₁和两个双向可控硅G₁₁、G₁₂也就不会导通，由此使本控制器避免了因外部导线短路故障而引发的损坏情况发生，不使制动器的故障扩大。

所述电源通断快速反应电路7包括有电源变压器T₁、第三全波桥式整流器D₉、三端稳压集成电路I₃以及第五光电隔离器G₅；电源变压器T₁的付方接第三全波桥式整流器D₉，第三全波桥式整流器D₉有两路输出，一路接三端稳压集成电路I₃，另一路接由电阻R₁₆-R₁₈、稳压二极管D₁₀-D₁₁以及电容器C₄、C₅组成的串并联电路，第五光电隔离器G₅的输入端连接在电阻R₁₇、R₁₈的分压节点上，第五光电隔离器G₅的输出端接至所述续流衰减电路5。

电源通电时，稳压二极管D₁₁限制了电容器C₄的充电电量，该电压使稳压二极管D₁₀、电阻R₁₇和第五光电隔离器G₅的串联支路导通，送出信号使续流衰减电路5中的场效应管G₁₃导通，让电磁铁线圈L上的电流有通路。当电源断电时，电容器C₄充的有限电量很快放完而使电压快速下降，这个低电压不能使稳压二极管D₁₀导通，第五光电隔离器G₅关断，即没有电压送到续流衰减电路5中的场效应管G₁₃的控制极，场效应管G₁₃迅速阻断，进入快速衰减电感续流的状态。

本发明构成中的各部分电路还可采用一些功能相同但结构类似或不同的具体电路搭接组成。

Claims (9)

1.一种制动电磁铁控制器，其特征在于包括有：

限流电路(1)，设有第一、第二两路输出和一个连接交流电源的输入端，用于产生制动电磁铁吸合所需的维持电压和维持电流；

低压检测电路(2)，其输入端与所述限流电路(1)的第一路输出相接，用于使本控制器中产生起动电流用的主可控硅在输入电压为低压状态时瞬时可靠地导通；

起动电路(3)，其输入端与所述低压检测电路(2)的输出端相接，用于在起动制动电磁铁时将所述限流电路(1)短路，以产生供制动电磁铁起动用的大电流输出；

全波整流电路(4)，其输入端分别与所述起动电路(3)的输出端和所述限流电路(1)的第二路输出相接，用于向电磁铁线圈(L)提供直流工作电流；以及

高压检测电路(6)，其输入端并接在本控制器的两个输出端子上，其输出端接至所述起动电路(3)，用于在电磁铁线圈(L)发生短路时阻断所述起动电路(3)的工作电流输出。

2.根据权利要求1所述的制动电磁铁控制器，其特征在于还包括有：

续流衰减电路(5)，串接在所述全波整流电路(4)的一路输出中，用于在交流电源断开后快速衰减电磁铁线圈(L)中的电感续流，使制动电磁铁快速退磁、制动器快速制动；以及

电源通断快速反应电路(7)，其输入端并接至交流电源的输入端，其输出端接所述续流衰减电路(5)，用于在交流电源断开时启动所述续流衰减电路(5)工作。

3.根据权利要求2所述的制动电磁铁控制器，其特征在于所述限流电路(1)是由输入端两条电源连接线上分别串联的电容器(C₁、C₂)所组成。

4.根据权利要求3所述的制动电磁铁控制器，其特征在于所述低压检测电路(2)包括有桥式整流器(D₁-D₄)、第二全波桥式整流器(D₆)、第二光电隔离器(G₂)、第四光电隔离器(G₄)以及复合运算放大器(I₁)；桥式整流器(D₁-D₄)跨接在所述限流电路(1)的电容器(C₁、C₂)的两端，桥式整流器(D₁-D₄)的输出端接全波桥式整流器(D₆)，第二全波桥式整流器(D₆)的输出端接第二光电隔离器(G₂)，第二光电隔离器(G₂)的输出端接复合运算放大器(I₁)，复合运算放大器(I₁)的输出端串联二极管(D₇)后接第四光电隔离器(G₄)，第四光电隔离器(G₄)向所述起动电路(3)发送控制信号。

5.根据权利要求4所述的制动电磁铁控制器，其特征在于所述起动电路(3)包括有两个双向可控硅(G₁₁、G₁₂)、第一光电隔离器(G₁)和定时器电路；所述定时器电路由定时器芯片(I₂)与外围元件连接组成，所述定时器芯片(I₂)的信号控制端与所述低压检测电路(2)中的第四光电隔离器(G₄)的输出端相接，所述定时器芯片(I₂)的输出端接第一光电隔离器(G₁)，第一光电隔离器(G₁)的输出端分别串联电阻(R₁、R₂)后接到所述两个双向可控硅(G₁₁、G₁₂)的控制极，所述两个双向可控硅(G₁₁、G₁₂)分别并联在所述限流电路(1)中的电容器(C₁、C₂)的两端。

6.根据权利要求5所述的制动电磁铁控制器，其特征在于所述全波整流电路(4)为第一全波桥式整流器(D₅)；所述第一全波桥式整流器(D₅)的输入端与所述限流电路(1)的输出端相接，所述第一全波桥式整流器(D₅)的两条输出线，一条连接至本控制器的第一输出接线端子(Z₁)，另一条串联所述续流衰减电路(5)后接至本控制器的第二输出接线端子(Z₂)。

7.根据权利要求6所述的制动电磁铁控制器，其特征在于所述续流衰减电路(5)是在本控制器的输出线路上串联场效应管(G₁₃)，所述场效应管(G₁₃)的控制极一路串联连接稳压二极管(D_T)和压敏电阻(R_T)后接本控制器的第二输出接线端子(Z₂)，另一路与所述电源通断快速反应电路(7)的输出端相接。

8.根据权利要求7所述的制动电磁铁控制器，其特征在于所述高压检测电路(6)为电阻(R₆)与第三光电隔离器(G₃)的串联支路，该支路的两端并联连接在本控制器的第一、第二两个输出接线端子(Z₁、Z₂)上，第三光电隔离器(G₃)的输出端接所述低压检测电路(2)中的复合运算放大器(I₁)的一个输入端上。

9.根据权利要求8所述的制动电磁铁控制器，其特征在于所述电源通断快速反应电路(7)包括有电源变压器(T₁)、第三全波桥式整流器(D₉)、三端稳压集成电路(I₃)以及第五光电隔离器(G₅)；电源变压器(T₁)的付方接第三全波桥式整流器(D₉)，第三全波桥式整流器(D₉)有两路输出，一路接三端稳压集成电路(I₃)，另一路接由电阻(R₁₆-R₁₈)、稳压二极管(D₁₀-D₁₁)以及电容器(C₄、C₅)组成的串并联电路，第五光电隔离器(G₅)的输入端连接在电阻(R₁₇、R₁₈)的分压节点上，第五光电隔离器(G₅)的输出端接至所述续流衰减电路(5)。

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