CS239531B1

CS239531B1 - Apparatus for electromagnet control in round knittrs,namely low-diametr knitters,controlled by microprocessor

Info

Publication number: CS239531B1
Application number: CS833714A
Authority: CS
Inventors: Pavel Bucek
Original assignee: Pavel Bucek
Priority date: 1983-05-26
Filing date: 1983-05-26
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS371483A1

Abstract

Jedná se o zařízení pro ovládání elektromagnetů u okrouhlých pletacích strojů, zejména maloprúměrových, řízených mikropočítačem, umožňujícího přebuzení elektromagnetu pro urychlení přítahu jeho kotvy a následné zmenšení budicího proudu ve vinutí jeho cívky pro snížení ztrát na odporu vinuti, vyznačující se.tím, že k elektromagnetu je paralelně připojena dioda v závěrném směru a do série s ním je spojen elektronický spíhač, jehož řídicí elektroda je připojena na jeden z výstupů periferního obvodu mikropočítače, přičemž tento mikropočítač po přitažení kotvy elekrtomagnetu pomocí spínače periodicky přerušuje proud z napájecího zdroje do elektromagnetu.This is a control device electromagnets for circular knitting machines especially small-scale, controlled microcomputer, allowing overexcitation electromagnet to accelerate its pull the anchor and then reduce the excitation current in its coil winding to reduce losses on the winding resistance, characterized in that to the solenoid is connected in parallel diode in reverse direction and in series with it an electronic switcher whose control is connected the electrode is connected to one of the microcomputer peripheral circuit outputs taking this microcomputer after pulling anchors of an electromagnet by means of a switch periodically interrupts power from the power supply to the electromagnet.

Description

(⁵⁴) pletacích strojů, zejména maloprúměrových, řízených mikropočítačem( ⁵⁴ ) knitting machines, especially small diameter, controlled by microcomputer

Jedná se o zařízení pro ovládání elektromagnetů u okrouhlých pletacích strojů, zejména maloprúměrových, řízených mikropočítačem, umožňujícího přebuzení elektromagnetu pro urychlení přítahu jeho kotvy a následné zmenšení budicího proudu ve vinutí jeho cívky pro snížení ztrát na odporu vinuti, vyznačující se.tím, že k elektromagnetu je paralelně připojena dioda v závěrném směru a do série s ním je spojen elektronický spíhač, jehož řídicí elektroda je připojena na jeden z výstupů periferního obvodu mikropočítače, přičemž tento mikropočítač po přitažení kotvy elekrtomagnetu pomocí spínače periodicky přerušuje proud z napájecího zdroje do elektromagnetu.It is a device for controlling electromagnets in circular knitting machines, in particular small diameter, controlled by a microcomputer, enabling the electromagnet to be energized to accelerate its anchor pull and consequently to reduce the excitation current in its coil winding to reduce losses in winding resistance. In parallel, a diode in the reverse direction is connected and connected in series with an electronic starter whose control electrode is connected to one of the peripheral circuit outputs of the microcomputer, which microcomputer periodically interrupts current from the power supply to the electromagnet.

/ // /

239 531239 531

- 1 239 531- 1 239 531

Vynález se týká zařízení pro ovládání elektromagnetů u okrouhlých pletacích strojů, zejména maloprůměrových, řízertfch mikropočítačem.The invention relates to a device for controlling electromagnets in circular knitting machines, in particular small diameter, microcontroller computers.

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 chladicí plochy a jejich vinutí se přehřívá. Vzniklé teplo nelze přitom ani dobře odvést do rámu pletacího stroje, nebolí 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.Electromagnets for controlling pattern locks, thread guides, etc. must be located in close proximity to the actuated parts where space is lacking. Therefore, they cannot be dimensioned sufficiently, the necessary cooling surfaces cannot be created on them and their winding is overheated. The heat produced cannot be dissipated well into the frame of the knitting machine, since the knitting machine itself heats itself from the mechanical losses caused mainly by friction of the needles in the grooves of the needle cylinder.

Důsledkem relativně vysoké teploty vinutí elektromagnetu je rychlé stárnutí izolace vodičů a nebezpečí brzkého znehodnocení.The relatively high temperature of the electromagnet winding results in rapid aging of the insulation of the conductors and the risk of early degradation.

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.In addition, the electromagnet is required to operate with a small time delay. Therefore, the problem of overheating of the electromagnet windings cannot be solved simply by reducing the amount of current supplied to the electromagnet windings.

S klesajícím proudem roste totiž doba buzení elektromagnetu a opožduje ae přitažení jeho kotvy. Je tedy snahou, aby byl proud do elektromagnetu po jeho připojení na zdroj co největší. Po přitažení kotvy může být pak proud již jen tak velký, aby stačil k vyvinutí takové přitažlivé síly na kotvu, aby neodpadla.As the current decreases, the excitation time of the solenoid increases and delays and tightens its anchor. It is therefore an attempt to maximize the current to the electromagnet when it is connected to a power source. After the anchor has been tightened, the current can then only be large enough to exert such an attractive force on the anchor that it does not fall off.

Zkrácení doby přítahu kotvy, dosažitelné zmenšením časové. konstanty indukční cívky elektromagnetu je poměrně, malé.Reduction of the anchor retraction time, achievable by reducing the time. the induction coil constant of the electromagnet is relatively small.

- 2 239 S31- 2,239 S31

Zař_azení 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.Lation heat _and differentiating RC element to the current supply for the electromagnet is in terms of shortening the response time of the armature are very effective, but is disadvantageous in terms of power dissipated at the resistor.

Je známé zapojení, kde elektromagnet je ovládán elektronickým spínačem β ochrannou diodou. Elektromagnet ee 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 musí se rovnat alespoň době buzení a pohybu kotvy elektromagnetu· Elektromagnet je po tu dobu připojen na zvýšené napětí· Jakmile ae elektronický spínač rozepne, je elektromagnet napájen jen ze zdroje s nižším napětím.It is known wiring where the electromagnet is controlled by an electronic switch β protective diode. The electromagnet ee with its electronic switch is connected to a source with a terminal voltage via a diode connected in the forward direction. A second electronic switch is connected to the node between this diode and the solenoid, by which the solenoid can be connected to an auxiliary power supply with a total voltage higher than the terminal voltage. When the electronic switch is closed, the second electronic switch must also close for a certain time. The switch-on time must be at least equal to the excitation and movement time of the solenoid armature. · The solenoid is then connected to an increased voltage. · As soon as the electronic switch opens, the solenoid is only powered from a lower voltage source.

Nevýhodou tohoto zapojení je, že potřebuje dva zdroje napětí a že každý elektromagnet potřebuje přídavný elektronický spínač s příslušným ovládacím obvodem.The disadvantage of this circuit is that it needs two voltage sources and that each solenoid needs an additional electronic switch with a corresponding control circuit.

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 prvního elektronického spínače vybije se částečně kondenzátor do elektromagnetu. Zrychlí s;e tím pří tah jeho kotvy. Jakmile napětí na kondenzátoru klesne na nižší 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 násle dující 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.In another known circuit, the second electronic switch is omitted. In this case, if the first electronic solenoid switch is open, the capacitor is charged to a higher voltage via a resistor. When the first electronic switch is closed, the capacitor partially discharges into the electromagnet. This speeds up the pull of his anchor. As soon as the voltage on the capacitor drops to the lower voltage of the source, the solenoid is supplied only from the lower voltage source. The desired shortening of the armature lead-in time and low heating of the solenoid in the following phase of its operation is thus achieved, but the wiring has the disadvantage that after opening the solenoid circuit it can only be switched on again when the capacitor is charged again.

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. Určitou nevýhodou je i to, že kondenzátory potřebné kapacity mají poměrně velké rozměry. V důsledku toho by se zvětšily des- 3 239 S31 ky spojů, na nichž je realizován mikropočítačový řídicí systém a vzrostly by i náklady na něj·This time depends on the time constant of the RC circuit of the capacitor, and this can sometimes be longer than the break between switching the solenoid off and on again. Moreover, the disadvantage that two sources are required to power the electromagnet remains. Another disadvantage is that the capacitors of the required capacity have relatively large dimensions. As a result, the PCBs on which the microcomputer control system is implemented and the cost of it would increase.

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 ztráty tepla na odporu. Při větším počtu takto zapojených elektromagnetů bylo by potřeba odvádět teplo na těchto odporech vzniklé pomocí chladicího ventilátoru.Further wiring is sufficient with one supply voltage · Even in this case, a charged capacitor is used as an auxiliary power source. When the electronic switch is closed, the capacitor discharges into the solenoid, but then only the holding current flows through it, adjustable by the resistor connected in series with the solenoid. This resistance is also a charging resistor for the capacitor. The disadvantage of this circuit is the relatively high heat loss on the resistor. With a larger number of electromagnets connected in this way, it would be necessary to dissipate the heat generated by the cooling fan.

Zařízení podle vynálezu klade si za cíl odstranit uvedené nedostatky stavu techniky.The device according to the invention aims to overcome these drawbacks of the prior art.

Úkolem vynálezu je vytvořit takové zařízení, které by bylo rychlé, spolehlivé a výrobně jednoduché. ·SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a device which is fast, reliable and simple to manufacture. ·

Úkol je vyřešen zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k elektromagnetu je paralelně připojena dioda v závěrném směru a do série s ním je spojen transistorový spínač, jehož řídicí elektroda je připojena na jeden z výstupů periferního obvodu mikropočítače, kterýžto mikropočítač po přitažení kotvy elektromagnetu pomocí transistorového spínače periodicky přerušuje proud z napájecího zdroje do elektromagnetu.The object is achieved by a device according to the invention, characterized in that a diode in the reverse direction is connected to the electromagnet in parallel and connected in series to a transistor switch whose control electrode is connected to one of the microcomputer peripheral circuit outputs. The electromagnet armature, using a transistor switch, periodically interrupts current from the power supply to the electromagnet.

Napájecí zdroj lze tudíž dimenzovat tak, aby byl elektromagnet bezprostředně po připojení na napájecí zdroj přebuzen a přitáhl tedy rychle kotvu a aby přesto nedocházelo k přehřívání cívky elektromagnetu, protože po přitažení kotvy teče do elektromagnetu podstatně menší proud.Thus, the power supply can be dimensioned such that the electromagnet is immediately energized immediately upon connection to the power supply and thus attracts the armature quickly, and yet does not overheat the solenoid coil, since substantially less current flows into the electromagnet when the armature is pulled.

Mikropočítač může tímto způsobem řídit proud i do několika elektromagnetů.In this way, the microcomputer can control current to several electromagnets.

Další výhody a vý znaky vynálezu plynou z jeho popisu a z výkresu, kde značí obr. 1 schéma zapojení několika elektromagnetů ovládaných mikropočítačem a obr. 2 časový průběh proudu ve vinutí elektromagnetu.Further advantages and features of the invention result from the description thereof and from the drawing, in which Fig. 1 shows the circuit diagram of several electromagnets controlled by a microcomputer and Fig. 2 shows the time course of current in the electromagnet winding.

V obr. 1 jsou akčními členy mikropočítačového řídicího systému elektromagnety 1. Ve schématu jsou nakresleny pro zjednodušení pouze tři. Paralelně k elektromagnetům 1 jsou připojeny vIn Fig. 1, the actuators of the microcomputer control system are electromagnets 1. In the diagram, only three are shown for simplicity. In parallel to the electromagnets 1 are connected in

- 4 239 531 závěrném směru diody 2. Do série s elektromagnety 1 jsou zápojeny elektronické spínače 2· Jako elektronické spínače 2 jsou po- užity spínací transistory. Na řídicí elektrody £ jsou připojeny omezovači odpory 2» spojující jé s výstupky 6 periferního obvodu 2· Periferní obvod 2 je. součástí řídicího systému 8. Mikropočítač 2 řídicího systému 8 je spojen s periferním obvodem 2 sběrnicemi 10. Sběrnice 10 jsou znázorněny obvyklým způsobem.- 4,239,531 reverse direction of diode 2. Electronic switches 2 are connected in series with solenoids 1 · Switching transistors are used as electronic switches 2. The limiting resistors 2 are connected to the control electrodes 6, connecting them to the projections 6 of the peripheral circuit 2. The microcomputer 2 of the control system 8 is connected to the peripheral circuit 2 by buses 10. The buses 10 are shown in a conventional manner.

Druhé konce? elektromagnetů 1 jsou připojeny vodičem 11 na kladnou svorku zdroje 12 stejnosměrného proudu. Emitory spínacích transistorů 2 j^sou rovněž vzájemně pospojovány a jsou připojeny vodičem 13 na záporný pól zdroje 12 stejnosměrného proudu.The other end? the electromagnets 1 are connected by a conductor 11 to the positive terminal of the direct current source 12. The emitters of the switching transistors 2 ^are also interconnected and are connected by a conductor 13 to the negative pole of the DC power supply 12.

Činnost zapojení podle vynálezu lze. vysvětlit takto. Předpokládá se, že elektronický spínač 2 je právě sepnut. Proud I do elektromagnetu 1 začne přibližně exponenciálně růst tak, jak je to znázorněno na obr. 2 plnou čarou. V okamžiku t^ nabudí se elektromagnet 1 natolik, že se jeho kotva začne pohybovat. Úplně přitažena je v době t₂· Pohybem kotvy je způsobena v proudové charakteristice elektromagnetu 2 ^v časovém intervalu t^ až prodleva,, Pak zase proud I exponenciálně roste, až dosáhne ustálené velikosti I dané napětím zdroje 14 a odporem vinutí elektro —max magnetu 1.The operation of the circuit according to the invention can be. explained as follows. It is assumed that the electronic switch 2 is just closed. The current I to the electromagnet 1 starts to grow approximately exponentially as shown in solid line in FIG. At time t1, the solenoid 1 energizes to such an extent that its armature begins to move. Fully retracted at the time t ₂ · armature movement is caused in the flow characteristics of the solenoid 2 ^{in the} time interval t ^ to delay ,, Then again the current I increases exponentially until it reaches a steady value I of the voltage source 14 and the resistor coil electro magnet 1 -max .

Při rozpojení napájecího obvodu elektronickým spínačem 2 indukuje se ve vinutí elektromagnetu elektromotorická síla, která způsobí, že v obvodu pozůstávajícím z cívky elektromagnetu 1 a z diody 2 teče proud v čase exponenciálně klesající, který udržuje po nějakou dobu kotvu elektromagnetu v přitažené poloze. Jestliže by tedy elektronický spínač 2 např. v době t? rozepnul, bude- klesat tento proud podle křivky vyznačené v obr. 2 čárkovaně. V okamžiku označeném jako t^ začne kotva elektromagnetu odpadat. Pohybem kotvy indukuje se v cívce elektromagnetu tentokrát elektromotorická síla, která pokles proudu zpomalí. Kotva úplně odpadne v době t^. Pak již klesá proud v cívce plynule až do nuly.When the supply circuit is disconnected by the electronic switch 2, an electromotive force is induced in the solenoid winding which causes the circuit consisting of the solenoid coil 1 and the diode 2 to flow exponentially in time, which keeps the solenoid armature in the retracted position for some time. If the electronic switch 2 would, for example, at time t? This current will decrease according to the curve shown in dashed line in FIG. At the time indicated by t1, the armature of the electromagnet will fall off. By moving the armature, an electromotive force is induced in the solenoid coil, which slows down the current drop. The anchor completely falls off at time t ^. Then the current in the coil drops continuously to zero.

Z obr. 2 je dále vidět, že při krátkodobém, periodickém přerušování napájecího obvodu elektronickým spínačem 2 má proud ve vinutí elektromagnetu průběh, znázorněný.zubatou křivkou_o Jeho střední hodnota I je podstatně nižší než ,1 „· Pro správnou funkci elektromagnetu je nutné, aby doba přerušení napájecího prouduFrom Fig. 2 it is furthermore seen that the short-term, periodic interruptions of the supply circuit 2 has an electronic switch current in the windings of the electromagnet waveform znázorněný.zubatou curve _about its mean value I is substantially lower than 1 'for the correct function of the electromagnet it is necessary. to allow the time of power supply interruption

- 5 239 531- 5 239 531

Δ t byla tak krátká, aby kotva elektromagnetu ještě držela, což lze. použitými elektronickými prvky zajistit. Pracují takto.Δ t was so short that the anchor of the solenoid still holds, which can. used electronic elements. They work like this.

Má-li některý z elektromagnetů 1 vstoupit v činnost, vyšle řídicí systém 8 impuls na řídicí elektrodu 4 elektronického spínače 2» který má sepnout. Jakmile dotyčný elektronický spínač % sepne, začne téci do elektromagnetu 1 budicí proud. Po přitažení kotvy elektromagnetu JL rozepne mikropočítač elektronický spínač 2 a přeruší na okamžik přívod proudu do elektromagnetu 1 ze zdroje12. Kotva elektromagnetu 1 drží proudem indukovaným z magnetického pole jádra elektromagnetu 1. Než tento proud klesne pod přidrž nou hodnotu, čili než kotva elektromagnetu odpadne, sepne mikropočítač 8 znpvu elektronický spínač % ^a elektromagnetem 1 znovu počne protékat proud ze zdroje 14. Je však _Aznovu za okamžik mikropočítačem J3 přerušen a tak se popsaný děj opakuje v přesných časových intervalech.If one of the solenoids 1 is to be activated, the control system 8 sends a pulse to the control electrode 4 of the electronic switch 2 to be switched. As soon as the electronic switch% energizes, the excitation current begins to flow to the solenoid 1. When the armature of the electromagnet 1 is pulled, the microcomputer opens the electronic switch 2 and interrupts the power supply to the electromagnet 1 from the power supply 12 for a moment. 1 holds armature current induced magnetic field of the magnet core before the first current drops below this Hold Nou value or, before the electromagnet drops, the microcomputer 8 switches the electronic switch znpvu% ^{and the} electromagnet 1 again starts to flow through the current source 14. _Again, however, momentarily the microcomputer 13 is interrupted and so the described process repeats in exact time intervals.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

239 531

Apparatus for controlling electromagnets in circular knitting machines, in particular small diameter, microcomputer controlled, enabling the electromagnet to be energized to accelerate its anchor retraction and consequently to reduce the excitation current in its coil winding, to reduce the winding resistance losses by: 1) a diode (2) in the reverse direction is connected in parallel and an electronic switch (3) is connected in series with its control electrode (4) connected to one of the outputs (6) of the peripheral circuit (7) of the microcomputer (91). the microcomputer (9) periodically interrupts current from the power supply (12) to the electromagnet (1) when the armature of the electromagnet (1) is tightened by the electronic switch (3) ·