DE1514544C3 - Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Elektromagneten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Elektromagneten, der zwischen einer Betriebsspannung und einem den Elektromagneten schaltenden Verstärker liegt.

Bei Druckern, Weichen für Lochkartenmaschinen, Papiervorschubeinrichtungen usw. werden zur Betätigung der mechanischen Elemente u. a. Elektromagnete verwendet. Da es bei diesen Anwendungsarten darauf ankommt, die Betätigung zeitgenau auszuführen, müssen die Elektromagnete mit möglichst konstanter Spannung betrieben werden. Zum Ansteuern eines Elektromagneten wird aber eine erhebliche Leistung benötigt. Deshalb sind der Ansteuerelektronik Verstärker nachgeschaltet, die den Betriebsstrom zum Anziehen des Elektromagneten liefern. Schwankt nun die für diese Verstärker notwendige Betriebsspannung, dann wird dadurch auch die Anzugszeit des Elektromagneten beeinflußt.

Es sind Schaltungsanordnungen bekanntgeworden, mit denen die Anzugszeit eines Elektromagneten verkleinert werden kann. Dazu wird während der Anzugszeit in Serie zu der Betriebsspannung eine Zusatzspannung geschaltet, so daß der Elektromagnet während der Anzugszeit mit einer großen Betriebsspannung versorgt wird. Nach Erreichen des Endstromes wird die Zusatzspannung vom Elektromagneten wieder entfernt. Mit Hilfe einer derartigen Schaltungsanordnung kann aber die Anzügszeit eines Elektromagneten bei Spannungsschwankungen der Betriebsspannung nicht konstant gehalten werden.

Zur Beschleunigung der Anzugszeit eines Elektromagneten ist es weiterhin bekannt, einen Kondensator parallel zu der Wicklung des Elektromagneten zu schalten. Ist der Elektromagnet ausgeschaltet, dann lädt sich der Kondensator auf. Wird der Elektromagnet eingeschaltet, dann entlädt sich der Kondensator über den Elektromagneten. Im Einschaltaugenblick fließen somit der Entladestrom und der Strom von der Betriebsspannungsquelle durch den Elektromagneten, also ein größerer Strom als im stationären Zustand des Elektromagneten. Auch mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung kann die Anzugszeit des Elektromagneten bei Spannüngsschwankungen der Betriebsspannung nicht konstant gehalten werden.

Es ist eine Schaltungsanordnung bekanntgeworden, durch die die Ansprechzeit von Elektromagneten konstant gehalten wird. Dazu wird ein Eisenwasserstoffwidefstand verwendet, der den durch den Elektromagneten fließenden Strom konstant hält. Voraussetzung dafür ist aber, daß der Eisenwasserstoffwiderstand im Zeitpunkt des Schaltens bereits die Betriebswärme erreicht hat, die er auch beim Dauerbetrieb des Elektromagneten annimmt. Es ist also zusätzlich eine Schaltungsanordnung erforderlich, die den Eisenwasserstoffwiderstand vorerwärmt. Die bekannte Schaltungsanordnung ist darum sehr aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern von Elektromagneten über Verstärker anzugeben, die die Anzugszeit des Magnetankers des Elektromagneten unabhängig von den Änderungen der Betriebsspannung konstant hält. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine parallel zu dem Elektromagneten angeordnete, nur während der Anstiegszeit des Stromes durch den Elektromagneten an den Elektromagneten angeschaltete Koristantspannungsquelle und durch einen als Konstantstromquelle ausgebildeten Verstärker, der deri Strom durch den Elektromagneten konstant hält, wenn dieser stationär geworden ist.

Der Vorteil des Anmeldungsgegenständes ist darin zu erblicken, daß die Konstäntspannungsquelle parallel zum Elektromagneten nur während der Anstiegszeit des Stromes wirksam ist. Damit ergibt sich, da in den beschriebenen Anwendungsfällen der Elektromagnet impulsweise arbeitet, eine wesentlich kleinere mittlere Belastung der Konstäntspannungsquelle. Die Konstäntspannungsquelle kann außerdem wesentlich einfacher aufgebaut sein als ein Netzgerät mit Netztransformator, Gleichrichter und Regler. Sie kann unter Umständen nur aus einer Zenerdiode bestehen, die die Spannung mit großer Genauigkeit begrenzt, enthält also keine aktiven Elemente.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Figur erläutert. Die Figur zeigt die Prinzipschaltung einer Ausführungsform. Die Spule des Elektromagneten M hat einen induktiven Anteil L und einen ohmschen Anteil R. Sie liegt mit einem Anschluß an der Betriebsspannung UB und mit dem anderen Anschluß am Kollektor eines Transistors Γ 2. Parallel zu dem Elektromagneten M liegt eine Serienschaltung aus einem Richtleiter G und einer Konstäntspannungsquelle 1/3. Außerdem ist parallel zu dem Elektromagneten M eine Serienschaltung aus

einem Gleichrichter GL und einem Widerstand RL angeordnet. Die Basis des Transistors Γ2 ist mit dem Emitter eines Transistors Tl verbunden, der seinerseits durch ein vom Eingang E angeliefertes Signal über den Widerstand RV angesteuert wird. An die Basiszuleitung des Transistors Π ist eine Diode D angeschlossen, mit der eine in Sperrichtung gepolte Zenerdiode DZ in Reihe liegt, die nach Masse führt. Die Betriebsspannung UB ist betragmäßig größer als die Spannung der Konstantspannungsquelle {73.

Soll der Elektromagnet M anziehen, so wird an den Eingang E ein positives Signal angelegt, das die beiden Transistoren Tl, Tl öffnet. Da der Elektromagnet M einen großen Widerstand im Einschaltaugenblick darstellt, fließt ein Strom von der Betriebsspannung UB über die Konstantspannungsquelle U3, den Richtleiter G, über die Kollektoremitterstrecke des Transistors Γ2 und den Emitterwiderstand RE nach Masse. Dadurch wird der Richtleiter G leitend, so daß die Konstantspannungsquelle U 3 an dem Elektromagneten M liegt. Über dem Elektromagneten M liegt nun eine konstante Spannung, die etwa der Spannung der Konstantspannungsquelle E/3 entspricht (der Spannungsabfall über dem Richtleiter G ist vernachlässigbar). Diese Spannung treibt einen Strom durch den Elektromagneten M. Dieser Strom ist unabhängig von der Betriebsspannung UB.

Der Stromanstieg ist bestimmt durch die aus der

Induktivität L, dem Spulenwiderstand R und dem Richtleiterdurchlaßwiderstand gebildeten Zeitkonstante. Der Strom// durch den ElektromagnetenM steigt somit an, es fließt im zunehmenden Maße auch ein Stromanteil von der Betriebsspannung UB über den Elektromagneten M zu dem Transistor T 2, bis der stationäre Wert erreicht ist. Dann ist der Strom il durch den Elektromagneten M gleich dem Kollektorstrom ic des Transistors Γ 2. Damit sperrt der Richtleiter G und schaltet die Konstantspannungsquelle t/3 vom Elektromagneten M ab. Da die Verstärkerschaltung mit den Transistoren Tl, T2 als Konstantstromquelle ausgebildet ist, fließt nun ein konstanter Strom durch den Elektromagneten M. Auch in diesem stationären Fall haben Schwankungen der Betriebsspannung UB keinen Einfluß auf den Elektromagneten M.

Um die Verstärkerschaltung als Konstantstrom quelle auszubilden, wird der Transistor Tl mit einer konstanten Spannung gespeist. Diese wird in einfacher Weise dadurch erzeugt, daß mit der Basis des Transistors Π ein Diode D verbunden ist, an deren Kathode eine durch eine Zenerdiode DZ erzeugte Spannung Z72 liegt. Die Spannung i/2 ist natürlich kleiner als die am Eingang E liegende Signalspannung. Überschreitet die Basisspannung des Transistors Tl die Spannung U 2, dann wird die Diode D leitend, so daß immer eine konstante Eingangsspannung vorhanden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Elektromagneten, der zwischen einer j Betriebsspannung und einem den Elektromagneten schaltenden Verstärker liegt, gekennzeichnet durch eine parallel zu dem Elektromagneten (M) angeordnete nur während der Anstiegszeit des Stromes durch den Elektromagneten an den Elektromagneten angeschaltete Konstantspannüngsquelle (t/3) und durch einen als Konstantstromquelle ausgebildeten Verstärker, der den Strom durch den Elektromagneten konstant hält, wenn dieser stationär geworden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Konstäntspanhüngsquelle(£/3) ein Richtleiter (G) liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantspannungsquelle (t/3) aus einer stromdUrchflossenen Zenerdiode besteht.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Konstantstromquelle ausgebildete Verstärker aus einem mit dem Elektromagneten (M) und einem Emitterwiderstand (RE) in Reihe geschalteten ersten Transistor (Γ2) und einem zweiten Transistor (Γ1), dessen Emitter mit der Basis des ersten Transistors (T 2) verbunden ist, besteht und daß die Basis des zweiten Transistors (Ti) über einen Widerstand (RV) mit einem Signaleirigang(E) und über eine Diode (D) an eine mittels einer weiteren Zenerdiode (DZ) stabilisierten Spannung verbunden ist.