DE2316865A1

DE2316865A1 - ARRANGEMENT FOR SWITCHING A DOUBLE ELECTROMAGNET

Info

Publication number: DE2316865A1
Application number: DE19732316865
Authority: DE
Inventors: Karl-Wilhelm Kuemmel; Lothar Westphal
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1973-04-04
Filing date: 1973-04-04
Publication date: 1974-10-17
Also published as: DE2316865C3; DE2316865B2

Description

Anordnung zum Umschalten eines Doppelelektromagneten Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Umschalten eines Doppelelektromagneten mit einander entgegenwirkenden Einzelmagneten und gemeinsamem Anker, die zum Umschalten des Ankers von der einen in die andere Lage den einen Einzelmagneten verstärkt und den anderen abschaltet und nach dem Umschalten die Spulen beider Einzelmagneten wieder in Reihe schaltet5 insbesondere zur Steuerung eines Zweiwegeventiles. Arrangement for switching a double electromagnet The invention relates to an arrangement for switching a double electromagnet with each other counteracting individual magnets and common armature, which is used to switch the armature from one position to the other, one single magnet is reinforced and the other switches off and after switching the coils of both individual magnets back in series switches5 in particular to control a two-way valve.

Stand der Technik Aus der DT-PS 304 970 ist ein Doppelmagnet bekannt geworden, der eine Kontaktvorrichtung auSweist, mit der der Magnetismus des einen Magneten verstärkt und der des anderen geschwächt wird. Hierbei ist im einzelnen vorgesehen, daß die Spule des zu stärkenden Magneten direkt an die Betriebsspannung, die Spule des zu schwächenden Magneten kurzgeschlossen oder abgeschaltet wird und daß nach dem Umlegen des Ankers beide Spulen wieder in Reihe geschaltet werden. Prior art From DT-PS 304 970 a double magnet is known which has a contact device with which the magnetism of the one Magnet is strengthened and that of the other is weakened. Here is in detail provided that the coil of the magnet to be strengthened is directly connected to the operating voltage, the coil of the magnet to be weakened is short-circuited or switched off and that after moving the armature, both coils are switched back in series.

Abgesehen von der starken Kontaktbelastung der in der oben genannten Patentschrift angegebenen offenen mechanischen Umschaltkontakte, ist als nachteilig festzustellen, daß beim Zusammenschalten der beiden Spulen am Ende der Ankerbewegung ein undefinierter Zustand auftritt. Dieser Zustand ergibt sich aus dem Unvermögen der wieder eingeschalteten Spule sofort einen Strom zuleiten und damit den Strom in der schon bestromten Spule aufrechtzuerhalten.Apart from the heavy contact load mentioned in the above Open mechanical changeover contacts specified in the patent specification is considered to be disadvantageous note that when the two coils are interconnected at the end of the armature movement a undefined state occurs. This condition arises from the inability of the When the coil is switched on again, immediately apply a current and thus the current in to maintain the coil already energized.

Will man einen Doppelmagneten mit kurzen Umschlagzeiten und sicheren Endlagen des Ankers bauen, so muß die vorstehend genannte Vorrichtung geändert werden.Do you want a double magnet with short turnaround times and safe If you build end positions of the armature, the above-mentioned device must be modified.

Aufgabe Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Umschalten von Doppelmagneten anzugeben, die schnelle Umschlagzeiten des Ankers bewirkt und bei der auch beim Zusammenschalten der Spulen nach dem Umschalten des Ankers kein stromloser Zustand auftritt. Task The invention specified in claim 1 has the task based on specifying an arrangement for switching double magnets, the fast Causes changeover times of the armature and also when interconnecting the coils no current-free state occurs after switching the armature.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Anordnung gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen können den Unteransprüchen entnommen werden.This object is achieved by the arrangement characterized in claim 1 solved. Advantageous and expedient refinements and developments can can be taken from the subclaims.

Vorteile Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden bei Doppelmagneten sehr kleine Umschlagzeiten des Ankers erreicht ohne daß dabei der Anker in der jeweiligen Endlage kurzzeitig eineandere Lage einnimmt. Wird ein derartiger Doppelmagnet zur Steuerung eines Zweiwegeventiles verwendet, so zeigt sich, daß der Ventilteller nach dem Umschalten ohne Prellungen in der gewünschten Lage bleibt. Advantages Due to the arrangement according to the invention, double magnets very short turnover times of the anchor are achieved without the anchor in the respective End position briefly assumes a different position. If such a double magnet is used Control of a two-way valve is used, it shows that the valve plate remains in the desired position after switching without bruises.

Beschreibung der Erfindung Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Description of the Invention The invention is illustrated by means of in the drawing schematically illustrated embodiments explained in more detail.

Es zeigt: Fig. 1 ein Übersichtschaltbild des Doppelmagneten mit mechanischen Kontakten; Fig. 2 ein Blockschaltbild des Doppelmagneten gemäß Fig. 1 mit elektronischen Schaltmitteln und Fig. 3 ein Blockschaltbild einer weiteren Schaltungsmöglichkeit des Doppelmagneten.It shows: FIG. 1 an overview circuit diagram of the double magnet with mechanical Contacts; Fig. 2 is a block diagram of the double magnet according to FIG. 1 with electronic Switching means and FIG. 3 shows a block diagram of a further circuit possibility of the double magnet.

In der Fig. 1 sind mit A und B zwei Spulen eines Doppelmagneten bezeichnet, der für beide Spulen einen gemeinsamen Anker aufweist. Die Spule A ist von einer positiven Betriebsspannung UB über einen Ruhekontakt 1 und eine Diode 2 zur Spule B geschaltet, die über einen weiteren Ruhekontakt 3 mit dem Nullpotential verbunden ist. Der Ruhekontakt 1 gehört zu einem Taster b, der noch einen Arbeitskontakt 21 aufweist und der Ruhekontakt 3 gehört zu einem Taster a, der ebenfalls noch einen Arbeitskontakt 22 aufweist.Parallel zur Spule A und dem Ruhekontakt 1 liegt eine Diode 4, von deren Anode außerdem eine Zenerdiode 5 zum Verbindungspunkt der Spule A mit dem Ruhekontakt 1 geschaltet ist. Ebenso liegt parallel zur Spule B und dem Ruhekontakt 3 eine Diode 6, deren Anode ebenfalls über eine Zenerdiode 7 mit dem Verbindungspunkt der Spule B mit dem Ruhekontakt 3 verbunden ist. Die Zenerdioden 5 und 7 weisen etwa eine Durchbruchspannung auf 5 die der fünf bis sechsfachen Betriebsspannung entspricht.In Fig. 1, A and B denote two coils of a double magnet, which has a common armature for both coils. The coil A is of one positive operating voltage UB via a break contact 1 and a diode 2 to the coil B connected, which is connected to zero potential via a further break contact 3 is. The normally closed contact 1 belongs to a button b, which also has a normally open contact 21 has and the normally closed contact 3 belongs to a button a, which also has one Has working contact 22. Parallel to the coil A and the normally closed contact 1 is a Diode 4, from whose anode also a Zener diode 5 to the connection point of the coil A is connected to the normally closed contact 1. It is also parallel to coil B and the Break contact 3 a diode 6, the anode also via a Zener diode 7 with the Connection point of the coil B is connected to the normally closed contact 3. The Zener diodes 5 and 7 have a breakdown voltage 5 that is five to six times the operating voltage is equivalent to.

Der Taster b kann die Betriebs spannung UB mit der Spule B verbinden und der Taster a kann das Nullpotential direkt an die Verbindungsleitung zwischen der Diode 2 und dem Ruhekontakt 1 legen.The button b can control the operating voltage UB with the coil B. associate and the button a can connect the zero potential directly to the connecting line between the diode 2 and the normally closed contact 1.

Das Umschalten des Ankers von der einen in die andere Lage soll nachstehend beschrieben werden, wobei als Anfangszustand angenommen wird, daß der Anker auf der Seite der Spule A ist und beide Spulen A und B stromdurchflossen sind. Trotz Stromfluß durch die Spulen bleibt der Anker in dieser Lage, denn er erhöht die Induktivität der Spule A. Durch die Reihenschaltung der Spulen A und B fließt in ihnen nur ein geringer Strom, der zum Halten des Ankers ausreicht und daher Haltestrom genannt wird. Zum Umschalten des Ankers auf die Seite der Spule B wird der Taster b gedrückt. Durch den nun geschlossenen Arbeitskontakt 21 liegt die Spule B direkt an der Betriebsspannung und die Amperewindungen der Spule B sind verdoppelt, was eine große Verstärkung der magnetischen Zugkraft zur Folge hat. Da außerdem der Strom in der Spule B nicht vom Wert Null sondern vom Haltestrom aus ansteigt, ergibt sich eine sehr geringe Anzugszeit, wenn das magnetische Feld der Spule A schnell abgebaut wird. Der Ruhekontakt 1 des Tasters b ist geöffnet worden und die Energie der Spule A baut sich über die Diode 4 und die Zenerdiode 5, die eine hohe Durchbruchspannung aufweist, ab. Hat der Anker seine neue Lage an der Spule B erreicht, so wird der Taster b wieder freigegeben und der Ruhekontakt 1 schließt und der Arbeitskontakt 21 öffnet, damit inder Spule B durch Vorschalten der Spule A wieder der niedrige Haltestrom fließt.Switching the armature from one position to the other is described below are described, the initial condition being assumed that the anchor is on on the side of coil A and both coils A and B have current flowing through them. Despite The armature remains in this position as the current flows through the coils, because it increases the inductance of coil A. Due to the series connection of coils A and B, only one flows into them low current that is sufficient to hold the armature and is therefore called the holding current will. To switch the armature to the side of coil B, push button b is pressed. With the normally open contact 21 now closed, the coil B is directly connected to the operating voltage and the ampere-turns of coil B are doubled, which is a great gain the magnetic pulling force. In addition, since the current in coil B is not rises from the value zero but from the holding current, the result is a very low one Pick-up time when the magnetic field of coil A is rapidly reduced. The normally closed contact 1 of the button b has been opened and the energy of the coil A builds up over the Diode 4 and the Zener diode 5, which has a high breakdown voltage, from. Has the armature reaches its new position on the coil B, the button b is released again and the normally closed contact 1 closes and the normally open contact 21 opens, thus in the coil B, by connecting coil A upstream, the low holding current flows again.

Damit durch das Vorschalten der Spule A kein stromloser Zustand auftritt, denn der Strom in der Spule A kann sich vom Wert Null erst langsam aufbauen, ist parallel zum Ruhekontakt 3 und der Spule B die Diode 6 geschaltet. Durch diese Diode 6 kann der Anzugsstrom der Spule B weiter fließen und sich verringern, bis der ansteigende Strom in der Spule A den weiteren Stromfluß in beiden Spulen gewährleistet. Durch den langsamen Aufbau der Magnetkraft der Spule A, dem Weiterfließen des Stromes in der Spule B und der Erhöhung der Induktivität der Spule B durch den anliegenden Anker ist ein sicheres Anliegen des Ankers in seiner neuen Lage gewährleistet.So that the coil A is connected upstream, there is no currentless State occurs, because the current in coil A can only build up slowly from zero, the diode 6 is connected in parallel to the normally closed contact 3 and the coil B. Through this Diode 6, the pull-in current of coil B can continue to flow and decrease until the increasing current in coil A ensures the continued flow of current in both coils. Due to the slow build-up of the magnetic force of coil A, the continued flow of the current in coil B and the increase in inductance of coil B due to the applied Anchor a secure fit of the anchor is guaranteed in its new position.

Soll der Anker wieder an der Spule A anliegen, so ist der Taster a zu drücken, wodurch die Spule A über den Arbeitskontakt 22 direkt an Betriebs spannung gelegt und die Spule B durch öffnen des Ruhekontaktes 3 von dieser getrennt wird.If the armature is to be in contact with coil A again, button a is to press, whereby the coil A via the normally open contact 22 directly to operating voltage placed and the coil B is separated from this by opening the normally closed contact 3.

Der weitere Vorgang verläuft analog dem oben beschriebenen.The rest of the process is analogous to that described above.

In Fig. 2 ist die Anordnung zum Umschalten des Doppelmagneten mit den Spulen A und B mit elektronischen Schaltmitteln dargestellt. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezeichnungen gewählt wie in Fig. 1. Der Ruhekontakt 1 besteht aus einem Transistor 8, dessen Kollektor mit der Spule A und dessen Emitter mit der Diode 2 verbunden ist. Die Basis ist über einen Widerstand 9 zum Kollektor und über eine Diode 10 zum Eingang des Arbeitskontaktes 21 geschaltet, der aus einer invertierenden Verstärkerstufe 11 und einem nachfolgenden Transistor 12 gebildet ist und dessen Steuereingang mit 23 bezeichnet ist. Am Steuereingang liegt der in Fig. 1 erwähnte Taster b oder eine Ansteuerelektronik. Der Transistor 12 kann die Betriebsspannung UB direkt an die Spule B legen. Dieser Aufbau des Arbeitskontaktes 21 wurde gewählt,-um mit schwachen Signalen am Steuereingang 23 ein Durchschalten bewirken zu können.In Fig. 2 the arrangement for switching the double magnet is with the coils A and B shown with electronic switching means. For equal parts the same designations are chosen as in Fig. 1. The normally closed contact 1 exists from a transistor 8, whose collector with the coil A and its emitter with the diode 2 is connected. The base is through a resistor 9 to the collector and connected via a diode 10 to the input of the normally open contact 21, which consists of a inverting amplifier stage 11 and a subsequent transistor 12 is formed and whose control input is denoted by 23. The in is located at the control entrance Fig. 1 mentioned button b or control electronics. The transistor 12 can Apply operating voltage UB directly to coil B. This construction of Normally open contact 21 was selected, in order to receive weak signals at control input 23 to be able to effect a through-connection.

Der Arbeitskontakt 22 und der Ruhekontakt 3 sind ebenso wie die eben beschriebenen aufgebaut. Der Ruhekontakt 3 besteht aus einem Transistor 13, dessen Kollektor mit der Spule B und dessen Emitter mit dem Nullpotential verbunden ist. In die Basisleitung ist eine Zenerdiode 14 mit einer kleinen Durchbruchspannung eingefügt, um den Transistor 13 sicher abzuschalten. Aufgesteuert wird der Transistor über einen Widerstand 15, der zwischen dem Kollektor und der Zenerdiode 14 liegt, und abgeschaltet üb-er eine Diode 16, die von der Zenerdiode 14 zum Ausgang des Arbeitskontaktes 22 geschaltet ist.The normally open contact 22 and the normally closed contact 3 are just like that described. The normally closed contact 3 consists of a transistor 13 whose Collector connected to coil B and its emitter connected to zero potential. In the base line is a Zener diode 14 with a low breakdown voltage inserted in order to turn off the transistor 13 safely. The transistor is turned on via a resistor 15, which is between the collector and the Zener diode 14, and switched off via a diode 16, which is fed from the Zener diode 14 to the output of the Working contact 22 is switched.

Der Arbeitskontakt 22 besteht aus einer invertierenden Verstärkerstufe 17 und einem nachfolgendem Transistor 18, der die Spule A über den Ruhekontakt 1 direkt mit dem Nullpotential verbinden kann. Der Steuereingang ist mit 24 bezeichnet.The normally open contact 22 consists of an inverting amplifier stage 17 and a subsequent transistor 18, which connects the coil A via the normally closed contact 1 can connect directly to the zero potential. The control input is labeled 24.

Es sei angenommen, daß der Anker auf der Seite der Spule B liegt und beide Spulen vom Haltestrom durchflossen werden.It is assumed that the armature is on the side of the coil B and the holding current flows through both coils.

Dazu liegt an den Steuereingängen 23 und 24 der Verstärkerstufen 11 und 17 ein logisches Eins-Signal, das von diesen invertiert wird, so daß die Transistoren 12 beziehungsweise 18 ein Null-Signal erhalten und abgeschaltet sind. Damit der Anker in seine andere Lage umschaltet, ist an den Steuereingang 24 des Verstärkers 17 ein logisches Null-Signal zu legen, wodurch der Transistor 18 durchschaltet und die Spule A über den Transistor 8 direkt mit Nullpotential verbindet. Der Strom durch die Spule A steigt schnell auf den Anzugsstrom an und der Anker wird auf die Seite der Spule A gezogen.For this purpose, amplifier stages 11 are present at control inputs 23 and 24 and 17 a logic one signal inverted thereby so that the transistors 12 and 18, respectively, receive a zero signal and are switched off. So that the Armature switches to its other position, is to the control input 24 of the amplifier 17 to put a logic zero signal, whereby the transistor 18 turns on and connects coil A via transistor 8 directly to zero potential. The current through the coil A rises rapidly to the pull-in current and the armature is on the Side of bobbin A pulled.

Gleichzeitig wird über die Diode 16 mit dem durchgeschalteten Nullpotential des Transistors 18 auch der Transistor 13 gesperrt. Die Zenerdiode 14 sorgt hierbei für den Ausgleich der Restspannungen an der Diode 16 und dem Transistor 18, wie es schon erwähnt wurde. Die Spule B ist abgeschaltet und kann ihre gespeicherte Energie über die Diode 6 und die Zenerdiode 7 umsetzen.At the same time, through the diode 16, the zero potential is switched through of transistor 18, transistor 13 is also blocked. The Zener diode 14 takes care of this for balancing the residual voltages on diode 16 and transistor 18, such as it has already been mentioned. The coil B is switched off and can store its Convert energy through the diode 6 and the Zener diode 7.

Hat der Anker seine neue Lage erreicht, so wird der bestromten Spule A wieder die abgeschaltete Spule B in Reihe geschaltet, damit der geringere Haltestrom sich einstellt und die Leistungsaufnahme sich verringert. Hierzu wird das Null-Signal am Steuereingang 24 des Verstärkers 17 wieder in ein Eins-Signal geändert. Dadurch sperrt der Transistor 18 und legt die Spule A in Reihe zur Spule B. Über den Widerstand 15 kann nun Strom in die Basis des Transistors 13 fließen und ihn durchlässig steuern. Solange wie die Spule B braucht bis durch sie ein Strom fließt, muß der Strom in der Spule A über einen anderen Weg weiterfließen können. Dieser Weg geht über den durchgeschalteten Transistor 8, der dadurch weiter durchlässig bleibt, die Diode 4 zurück zur Spule A. In dem Maße, wie der erhöhte Strom der Spule A über diesen Weg abklingt, nimmt der Strom durch die Spule B zu, bis eine Stromübernahme stattfindet und der Reihensehaltkreis geschlossen ist.When the armature has reached its new position, the coil is energized A again the switched off coil B is connected in series, so that the lower holding current adjusts itself and the power consumption is reduced. For this purpose, the zero signal changed back to a one signal at the control input 24 of the amplifier 17. Through this The transistor 18 blocks and puts the coil A in series with the coil B. Via the resistor 15 current can now flow into the base of transistor 13 and control it to be permeable. As long as coil B needs a current to flow through it, the current must be in the coil A can continue to flow via a different path. This way goes over the switched through transistor 8, which thereby remains conductive, the diode 4 back to coil A. To the extent that the increased current of coil A passes through it Path subsides, the current through coil B increases until a current transfer takes place and the series circuit is closed.

Soll der Anker wieder die Lage an der Spule B einnehmen, so ist an den Steuereingang 23 des Verstärkers 11 ein logisches Null-Signal anzulegen. Analog dem oben beschriebenen Vorgang läuft dann diese Umschaltung ab.If the armature is to resume its position on coil B, it is on the control input 23 of the amplifier 11 to apply a logic zero signal. Analogue This switchover then takes place in the process described above.

In Fig. 3 ist eine weitere Schaltungsmöglichkeit des Doppelmagneten angedeutet. Der Grundaufbau ist wie der schon beschriebene, nur der Stromweg für den Strom der eingeschalteten Spule, wenn ihr die zuvor stromlose Spule in Reihe geschaltet wird, ist anders. Ist die Spule A eingeschaltet und wird ihr nach dem Umschalten des Ankers die vorher abgeschaltete Spule B in Reihe geschaltet, so fließt der Strom der Spule A über eine zur Spule B parallel liegende Zenerdiode 19.In Fig. 3 is a further circuit possibility of the double magnet indicated. The basic structure is like that already described, only the current path for the current of the switched-on coil, if its previously de-energized Coil is connected in series is different. Is the coil A switched on and will after switching the armature, the previously disconnected coil B is connected in series, the current of coil A flows through a Zener diode lying parallel to coil B. 19th

Diese Zenerdiode 19 hat eine etwas über der halben Betriebsspannung liegende Durchbruchspannung, so daß nach dem Ansteigen des Stromes durch die Spule B die Zenerdiode 19 wieder sperrt und der Strom durch die Reihenschaltung der beiden Spulen fließt.This Zener diode 19 has a slightly over half the operating voltage lying breakdown voltage, so that after the increase in the current through the coil B the Zener diode 19 blocks again and the current through the series connection of the two Coils flows.

Ebenso liegt zur Spule A eine Zenerdiode 20 parallel, die den Strom der Spule B solange übernimmt, bis nach der Vorschaltung der stromlosen Spule A sich in dieser Spule der Haltestrom eingestellt hat.Likewise, a Zener diode 20 is parallel to the coil A, which the current coil B takes over until after the upstream connection of the currentless coil A The holding current has set in this coil.

Bei den angegebenen Schaltungen ist eine positive Betriebsspannung UB anzulegen und die Dioden entsprechend den Figuren einzusetzen, sowie NPN-Transistoren zu verwenden. Steht eine negative Betriebsspannung zur Verfügung, so sind die Dioden umzupolen und es sind PNP-Transistoren zu verwenden.In the specified circuits there is a positive operating voltage Apply UB and use the diodes according to the figures, as well as NPN transistors to use. If a negative operating voltage is available, the diodes are polarity reversal and PNP transistors are to be used.

5 Ansprüche 3 B1. Zeichnungen5 claims 3 B1. drawings

Claims

Claims ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 1. # Arrangement for switching a double electromagnet with opposing individual magnets and a common armature, which are used to switch of the armature from one position to the other reinforces one single magnet and the other switches off and after switching the coils of both individual magnets switches back in series, in particular to control a two-way valve, thereby characterized in that switching means are provided which when connected in series Coils (A, B) maintain the flow of current in the energized coil until the switched-on coil has almost reached its holding current.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the switching means from one break contact (1 or 3) connected in series to each coil (A or B) a button (a or b) and one each connected in parallel to the coil and normally closed contact Diode (4 or 6) exist.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the Normally closed contacts (1,3) are formed from transistors (8 or 13), the bases of which on the one hand via a resistor (9 or 15) with their collectors and on the other hand via each a diode (10 or 16) are connected to the associated control input (23,24).

4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the Energy stored in the coil (A or B) when switched off by the to the coil and break contact (1 or 3) parallel diode (4 or 6) in connection with a a Zener diode (5 or 7) with a high breakdown voltage is broken down.

5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the switching means from Zener diodes (20, 19) connected in parallel to the coils (A, B) via decoupling diodes exist that have a breakdown voltage slightly above half the operating voltage (UB) have and wherein in each case the Zener diode lying parallel to the connected coil becomes effective for the coil that is already energized.