CS239524B1 - Zařízení pro ovládání elektromagnetů u okrouhlých pletacích strojů, zejména maloprůměrových, řízených mikropočítačem - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zařízení pro ovládání elektromagnetů u okrouhlých pletacích strojů, zejmena malogrůměrových, řízených mikropočítačem, umožňujících přeházení elektromagnetu pro urychlení přítahu jeho kotvy a následné zmenšení budicího proudu pro snížení ztrát odporem cívky elektromagnetu, vyznačující se tím, že jeden vývod elektromagnetu napájeného ze zdroje ^e spojen s elektronickým spínačem tvořeným tyristorem a druhý vývod elektromagnetu je spojen s pomocným transistorovým spínačem a je současně přemostěn diodou, přičemž řídicí elektroda elektronického spínače je připojena na jeden výstup periferního obvodu mikropočítače a řídicí elektroda pomocného tranzistorového spínače je připojena na druhý výstup periferního obvodu mikropočítače.

Description

Vynález se týká zařízení pro ovládání elektromagnetů u okrouhlých pletacích strojů, zejména maloprůměrových, řízených mikropočítačem.

Elektromagnety sloužící pro ovládání vzorovacích zámků, vodičů nití apod., musí být umístěny v těsné blízkosti ovládaných částí, kde je nedostatek místa. Nelze je proto dostatečně dimenzovat, nelze na nich vytvořit potřebné chladieí plochy a jejich vinutí se přehřívá. Vzniklé teplo nelze přitom ani dobře odvést do rámu pletacího stroje, neboí pletací stroj se sám v místě., kde jsou na něj upevněny magnety ohřívá teplem z mechanických ztrát, vznikajících zejména třením jehel v drážkách jehelního válce.

Důsledkem relativně vysoké teploty vinutí elektromagnetů je rychlé stárnutí izolace vodičů a nebezpečí brzkého znehodnocení.

Přitom se navíc požaduje, aby elektromagnet pracoval s malým časovým zpožděním. Problém přehřívání vinutí elektromagnetů nelze proto řešit jednoduše snížením velikosti proudu přiváděného do vinutí elektromagnetů.

S klesajícím proudem roste totiž doba buzení elektromagnetů a opož3uje se přitažení jeho kotvy. Je tedy snahou, aby byl proud do elektromagnetů po jeho připojení na zdroj co největší.

Po přitažení kotvy může být pak proud již jen tak velký, aby Stačil li YJViliUtX takové přitažlivé síly na kotvu, aby neodpadla.

239 S24

Zkrácení doby přítahu kotvy, dosažitelné zmenšením časové konstanty indukční cívky elektromagnetu je poměrně malé. Zařazení derivačního RC-členu do přívodu proudu pro elektromagnet je, pokud se týká zkrácení doby přítahu kotvy sice velmi účinné, je však nevýhodné vzhledem ke ztrátám energie na odporu.

Je známé zapojení, kde elektromagnet je ovládán elektronickým spínačem š ochrannou diodou. Elektromagnet se svým elektronickým spínačem je připojen na zdroj se svorkovým napětím přes diodu, zapojenou v propustném směru. Do uzlu mezi tuto diodu a elektromagnet je připojen druhý elektronický spínač, kterým lze připojit elektromagnet na přídavný zdroj o celkovém napětí vyšším než svorkové napětí. Při sepnutí elektronického spínače musí současně sepnout po určitou dobu i druhý elektronický spínač.

Doba sepnutí tohoto spínače musí se rovnat' alespoň době buzení a pohybu kotvy elektromagnetu. Elektromagnet je po tu dobu připojen na zvýšené napětí. Jakmile ae druhý elektronický spínač rozepne, je elektromagnet napájen jen ze zdroje s nižším napětím.

Nevýhodou tohoto zapojení je, že potřebuje dva zdroje napětí a že každý elektromagnet potřebuje přídavný elektronický spínač s příslušným ovládacím obvodem.

V jiném známém zapojení druhý elektronický spínač odpadá. Pokud je v tomto případě první elektronický spínač elektromagnetu rozepnut, nabíjí se kondenzátor přes odpor na vyšší napětí. Po sepnutí elektronického spínače vybije se částečně kondenzátor do elektromagnetu. Zrychlí se tím přítah jeho kotvy. Jakmile napětí na kondenzátoru klesne na napětí zdroje, je elektromagnet napájen jen z tohoto zdroje o nižším napětí. Je tedy dosaženo žádaného zkrácení doby přítahu kotvy a malého ohřívání elektromagnetu v následující časové fázi jeho funkce, avšak zapojení má nevýhodu spočívající v tom, že po rozepnutí obvodu elektromagnetu může být tento znovu sepnut, až když se kondenzátor znovu nabije na napětí pomocného zdroje. Tato doba závisí na časové konstantě RC obvodu kondenzátoru a ta může být někdy delší než přestávka mezi vypnutím a novým zapnutím elektromagnetu. Navíc nevýhoda, spočívající v tom, že pro napájení elektromagnetu jsou potřeba dva zdroje, stále zůstává.

- 3 239 524

Určitou nevýhodou je i to, že kondenzátory potřebné kapacity mají poměrně velké rozměry. V důsledku toho by se zvětšily desky spojů, na nichž je realizován mikropočítačový řídicí systém a vzrostly by i náklady na něj.

Další zapojení vystačí s jedním napájecím napětím. I v tomto případě je použit jako pomocný zdroj energie nabitý kondenzátor. Po sepnutí elektronického spínače vybije se kondenzátor do elektromagnetu, ale pak již do něj teče jen přídržný proud, nastavitelný odporem, zapojeným s elektromagnetem do série.

Tento odpor je současně nabíjecím odporem pro kondenzátor. Nevýhodou tohoto zapojení jsou relativně velké tepelné ztráty na odporu. Při větším počtu takto zapojených elektromagnetů bylo by potřeba odvádět teplo na těchto odporech vzniklé pomocí chladicího ventilátoru.

Zařízení podle vynálezu klade si za cíl odstranit uvedené nedostatky stavu techniky.

Úkolem vynálezu je vytvořit takové zařízení, které by bylo rychlé, spolehlivé a výrobně jednoduché.

Úkol je vyřešen zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že jeden vývod elektromagnetu napájeného ze zdroje je spojen s elektronickým spínačem, tvořeným tyristorem a druhý vývod elektromagnetu je spojen s pomocným transistorovým spínačem a je současně přemostěn diodou, přičemž řídicí elektroda elektronického spínače je připojena na jeden výstup periferního obvodu mikropočítače a řídicí elektroda pomocného transistorového spínače je připojena na druhý výstup periferního obvodu mikropočítače.

Elektromagnet je tak napájen stejnosměrným pulsujícím proudem, jehož střední hodnota může být i několikrát menší než je hodnota ustáleného stejnosměrného proudu, daného napětím zdroje a odporem vinutí cívky elektromagnetu, který by do elektromagnetu tekl při jiném způsobu napájení. Z toho plyne, že napájecí zdroj lze nadimenzovat tak, aby byl elektromagnet bezprostředně po připojení na napájecí zdroj přebuzen a přitáhl tedy rychle svou kotvu a aby pře?sto nedocházelo k přehřívání jeho cívky, protože po přitažení kotvy teče do elektromagnetu podstatně menší proud, řízený mikropočítačem.

- 4 239 524

Mikropočítač může tímto způsobem řídit proud i do několika elektromagnetů.

Další výhoda a význaky vynálezu vyplynou z popisu jeho příkladného provedení a z výkresů, kde obr. 1 představuje schéma zapojení několika elektromagnetů, ovládaných mikropočítačem a obr. 2 značí časový průběh proudu ve vinutí elektromagnetu.

V obr. 1 jsou akčními členy mikropočítačového řídicího systé mu elektromagnety 1. Ve schématu jsou pro názornost nakresleny pouze tři, může jich však být libovolný počet. Paralelně k elektromagnetům 1 jsou připojeny v závěrném směru diody 2. Do série s elektromagnety 1 jsou zapojeny elektronické spínače 2· ^v tomto,případě jsou jako elektronické spínače 2 použity tyriatory.

Na řídicí elektrody 4 elektronických spínačů 2 tvořených tyristory jsou připojeny omezovači odpory 2t spojující je s výstupy 6 periferního obvodu 2· Periferní obvod 2 j® součástí mikropočítačového řídicího systému 8. Mikropočítač 2 řídicího systému 8 je spojen s periferním obvodem 1 sběrnicemi 10.

Druhé konce elektromagnetů 1 jsou spolu propojeny společným vodičem 11, připojeným též na výstup 12 pomocného transistorového spínače 13. znázorněného pro jednoduchost jako jeden transistor. Vstup 18 pomocného transistorového spínače 13 je připojen na zdroj stejnosměrného proudu 2· Katody tyristorů jsou spolu pospojovány a vodičem 15 jaou připojeny na záporný pól napájecího zdroje 14. Na svorku 16 v řídicím obvodu pomocného transistorového spínače 13 je připojen jedním koncem omezovači odpor 17« Druhý jeho konec je připojen na jeden z výstupů 6 periferního obvodu 2· činnost zařízení pro ovládání elektromagnetů je následující. Pomocný trarisistorový spínač 13 je v sepnutém stavu. Po připojení elektromagnetu 1 na napájecí zdroj 14 elektronickým spínačem 2 roste proud I do elektromagnetu přibližně exponenciálně tak, jak je to znázorněno na obr. 2 plnou čarou. V okamžiku t^ nabudí se elektromagnet natolik, že se jeho kotva zacně pohybovat. Úplně přitažen je v době t₂« Pohybem kotvy je způsobena v proudové charakteristice elektromagnetu v časovém intervalu t^ až prodleva. Pak zase proud I exponenciálně roste, až dosáhne ustálené velikosti I___v, dané napětím napájecího zdroje 14 a **ΙΠαΧ , odporem vinutí elektromagnetu 1.

- 5 239 524 •'i ' ,. .

Při rozpojení napájecího obvodu pomocným transistorovým spínačem 13 indukuje se ve vinutí elektromagnetu 1 elektromotorická síla, která způsobí, že v obvodu, pozůstávajícím z cívky elektromagnetu 1 a z diody 2 teče proud exponenciálně klesající, který udržuje po určitou dobu kotvu elektromagnetu 1 v přitažené poloze. Jestliže by tedy pomocný transistorový spínač 13 např. v době t^ rozepnul, bude klesat tento proud podle křivky vyznačené v obr. 2 čárkovaně. V okamžiku označeném jako t^ začne kotva elektromagnetu 1 odpadat. Pohybem kotvy indukuje se v cívce elektromagnetu 1 tentokrát elektromotorické síla, která pokles proudu urychlí. Kotva úplně odpadne v době t^. Pak již klesá proud v cívce plynule až do nuly.

Z obr. 2 je dále vidět, že při krátkodobém, periodickém přerušování napájecího obvodu pomocným transistorovým spínačem 13 má proud ve vinutí elektromagnetu 1 průběh znázorněný zubatou křivkou. Jeho střední hodnota I. je podstatně nižší než maximální hodnota 1^*., požadovaný efekt je dosažen. Pro správnou fúnkci elektromagnetu 1 je nutné, aby doba přerušení napájecího proudu Δ t byla tak krátká, aby kotva elektromagnetu 1 ještě držela, což lze použitými elektronickými prvky zajistit.

Má-li některý z elektromagnetů 1 vstoupit v činnost, zabezpečí řídicí mikropočítačový systém 8 sepnutí pomocného transistorového spínače 13 a současně vyšle krátký zapínací., impuls na řídicí elektrodu 4 tyristoru, který má sepnout. Jakmile dotyčný tyristor sepne, začne téci do elektromagnetu 1 budicí proud.

Při přitažení kotvy elektromagnetu 1 rozepne mikropočítač 2 pomocný transistorový spínač 13 a přeruší na okamžik přívod proudu do elektromagnetu 1 z napájecího zdroje 14. Tyristor rozepne, ale kotva elektromagnetu 1 drží proudem indukovaným z elektromagnetického pole jádra elektromagnetu Γ. Než tento proud klesne pod. přídržnou hodnotu, čili než kotva elektromagnetu 1 odpadne, sepne mikropočítač 2 znovu pomocný txensistorový spínač 13 a tyristor, elektromagnetem 1 znovu počne protékat proud z napájecího zdroje 14. Znovu je však za okamžik mikropočítačem 2 přerušen a tak se popsaný děj opakuje v přesných časových intervalech.

Claims (1)

1. P S E D Μ Ε T VYNÁLEZU

   239 52Zařízení pro ovládání elektromagnetů u okrouhlých pletacích strojů, zejména maloprůměrových, řízených mikropočítačem umožňujících přebuzení elektromagnetu pro urychlení přítlaku jeho kotvy a následné zmenšení budicího proudu pro snížení ztrát odporem cívky elektromagnetu, vyznačující se tím, že je den vývod elektromagnetu (1) napájeného ze zdroje (14) je. spo jen s elektronickým spínačem (3) tvořeným tyristorem a druhý vývod elektromagnetu (1) je. spojen s pomocným transistorovým spínačem (13) a je současně přemostěn diodou (2), přičemž řídicí elektroda elektronického spínače (3) je připojena na jeden výstup (6) periferního obvodu (7) mikropočítače (9) a řídicí elektroda pomocného transistorového spínače (13) je připojena na druhý výstup (6) periferního obvodu (7) mikropočítače (9).