DE3425574A1

DE3425574A1 - Treiberschaltung fuer elektromagnete

Info

Publication number: DE3425574A1
Application number: DE19843425574
Authority: DE
Inventors: Masahiko Nara Aiba
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1983-07-12
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1985-01-31
Also published as: US4641219A; DE3425574C2; JPS6018903A

Description

BES CTIREIBUNG

Sharp K.K. - 2294-GER-T

Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für Elektromagnete, z. B. für Magnetspulen, wie sie in Druckern verwendet werden.

Der Tauchkern einer Spule ist in der Regel mechanisch mit einer Last verbunden, die durch den Kern verstellt werden soll. Die Anzugskraft der Spule ist so eingestellt, daß auch bei Änderungen in der Belastung noch bei maximaler Last ein Verstellen erfolgen kann. Wenn jedoch die Last weit unterhalb dem möglichen Höchstwert liegt, übt die Spule eine unnötig hohe Kraft aus, was zu einem starken Anschlaggeräusch in die Endstellung führt. Dies ist bei herkömmlichen Schaltungen der Fall, wo rechteckförmige Treibersignale verwendet werden. Dabei wird.immer die maximale Anzugskraft auf den Tauchkern ausgeübt, ohne daß dessen Belastung berücksichtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einenTreiberschaltung für Magnetspulen anzugeben, die so ausgebildet ist, daß das Ansteuern der Spulen mit geringerem Anschlaggeräusch erfolgt als bisher.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Ha.uptanspruchs gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie die Ansteuerspannung nicht rechteckförmig wie bisher, sondern allmählich erhöht, z. B. durch Dreieckssignale oder durch einen Zug von Impulsen mit zunehmender Breite. Durch die zunehmende Ansteuerspannung steigt die auf den Spulenkern ausgeübte Kraft. Wenn die Anzugskraft größer wird als die Belastung, verstellt sich der Tauchkern. Er erreicht

seine Endstellung, bevor die weiteransteigende Kraft ihren Maximalwert erreicht hat.

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Daher wird auf den Kern im wesentlich^rnur die Kraft ausgeübt, die zu seinem Verstellen erforderlich ist. Dies führt zu einer Ansteuerung mit weniger Anschlaggeräusch als bisher.

Wenn als allmählich ansteigende Spannung ein Dreieckssignal verwendet wird, so ist die Treiberschaltung analog aufgebaut. Wird dagegen ein Zug von Impulsen mit ansteigender Breite verwendet, so ist die Schaltung digital ausgeführt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher veranschaulicht. Es zeigen:

Pig. 1 eine herkömmliche Treiberschaltung für eine Magnetspule;

Pig- 2A-C Signalformen zum Erläutern der Schaltung gemäß

Fig. Ij

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Treiberschaltung für eine Magnetspule;

Fig. ^A-D Signalzüge zum Erläutern der Funktion der Schaltung gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung;

Fig. 6k und'B Signalzüge, wie sie in der Schaltung gemäß Fig. 5 auftreten;

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Pig. 7 ein Diagramm zum Erläutern des Anzugsverhaltens eines Magnetkerns; und

Pig. 8 eine schematische Ansicht einer Magnetspule zum Verwenden mit einer erfindungsgemäßen Schaltung.

Anhand der Fig. 1 und 2 v/erden zunächst der Aufbau und die Wirkungsweise einer herkömmlichen Treiberschaltung für Magnetspulen erläutert. Ss liegt eine Magnetspule 10 vor, deren einer Anschluß mit einer Gleichspannungsquelle 12 (+ 7) verbunden ist. Das andere Ende steht mit einem Schalttransistör in Verbindung, dessen Basis ein rechteckförmiges Treibersignal zugeführt wird.

Auf das Anlegen des Rechteckpulses an die Basis des Schalttransistors 14 wird von diesem das in Fig. 2A dargestellte Signal an die Magnetspule 10 gegeben, wodurch der in Fig. 2B dargestellte Strom fließt. Dem Strom entsprechend wird eine Anzugskraft auf den Tauchkern der Spule ausgeübt. Wenn die Anzugskraft größer wird als die vorliegende Last, bewegt sich der Kern gemäß Fig. 2C in seine Endlage C. Die Bewegung des Kernes ist sehr schnell, da beim Erreichen der Endstellung Kraft im Übermaß auf den Kern ausgeübt wird, was zu einem Anschla.ggeräusch und zu Rauschsignalen führt. Wenn der Strom abgeschaltet wird, kehrt der Kern aufgrund der Kraft einer Rückstellfeder in seine Ausgangsstellung zurück.

Um sicheren Betrieb zu gewährleisten, ist die Anzugskraft auf einen solchen Viert eingestellt, daß sie. auch bei maximaler Belastung zum Verstellen des Kerns ausreicht. Ist die Belastung klein, wird durch das Übermaß an Kraft ein starkes Anschlaggeräusch erzeugt.

Die erfindungsgemäße Schaltung gemäß der Ausführungsform von Fig. 3 weist einen an eine Gleichspannungsquelle 22 (+ V) angeschlossenen Transistor 20 auf. Die Gleichspannung ist so eingestellt, daß ein durch sie hervorgerufener Strom in der Lage ist, eine Kraft auf einen Spulenkern auszuüben, die auch noch bei hoher Belastung zum Verstellen des Kernes führt. Der Emitter des Transistors 20 ist mit dem einen Ende einer Magnetspule 24 verbunden, deren anderes Ende geerdet ist. Der Basis des Transistors 20 wird ein Dreieckssignal von einem Dreieckssignalgenerator 26 zugeführt.

Auf das Dreieckssignal hin gibt der Transistor 20 das in Fig. 4A dargestellte Signal an die Magnetspule 24, wodurch der in Fig. 4B dargestellte Strom fließt, dem, wie bereits angegeben, die Anzugskraft des Kerns entspricht. Wird die Anzugskraft wieder größer als die Belastung, bewegt sich der Kern in seine Endstellung C und wird dort festgehalten, wie dies in Fig. 4c dargestellt ist. In der Endstellung C hat die Anzugskraft ihren möglichen Maximalwert nicht erreicht. Ein Übermaß an Kraft, das auf den Kern ausgeübt wird, ist daher klein, wodurch Anschlagsgeräusche und Rauschsignale in ihrem Ausmaß verringert sind. Ist der Kern stark belastet, sojbewegt er sich, wie in Fig. 4D dargestellt. Sowohl im Fall gemäß Fig. 4c wie auch in dem gemäß Fig. 4D beginnt die Bewegung des Kerns in einem unteren Bereich des ansteigenden Spulenstromes und endet an einem höheren. Daher ist die überschüssige Kraft, die auf den Kern beim Erreichen der Endstellung ausgeübt wird, minimal, was zu minimalen Anschlagsgeräuschen führt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 liegen zwei Sägezahngeneratoren vor, von denen der erste Generator 30 das Sägezahnsignal I gemäß Fig. 6k und der zweite Generator 32 das Sägezahlsignal II gemäß Fig. 6A abgibt. Das Sägezahnsignal I

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wird dem negativen Eingang Ji¹IO eines !Comparators 34 zugeführt, während das zweite Sägezahnsignal II dessen positivem Eingang 342 zugeführt wird. Der Komparator gibt das Ausgangssignal gemäß Fig. 6B ab, das einem Spulentreiber zugeführt wird, der auf den Zug von Impulsen gemäß Fig. 6B hin eine Spule 38 mit Stromstößen versorgt, deren Länge von der Pulsbreite der Impulse gemäß Fig. βΒ abhängt. Bei einer bestimmten Länge der Impulse mit zunehmender Länge wird der Kern verstellt.

Wie es in Fig. 7 durch die Kurve X dargestellt ist, wird die auf den Spulenkern ausgeübte Anzugskraft in der Regel nahe der Endstellung selbst dann groß, wenn der Spulenstrom auf einem vorgegebenen Wert festgehalten wird. Das 'Jbermaß an ausgeübter Kraft wird daher nahe der Endstellung groß. Dies führt zu verstärktem Anschlaggeräusch. Wenn die mit dem Kern verbundene Rückstellfeder jedoch die in Kurve Y von Fig. 7 dargestellte Charakteristik aufweist, ergibt sich insgesamt eine Anzugskraft, wie sie durch die gestrichelte Linie Z dargestellt ist. Dadurch wird das Anschlaggeräusch weiterverringert.

Der Spulenaufbau gemäß Fig. 8 v/eist eine Rückstellfeder 40 auf, die zwischen einer Spule 42 und einem Tauchkern 44 angeordnet ist. Die Rückstellfeder 4o weist die Charakteristik gemäß Kurve Y von Fig. 7 auf. Sie dient dazu, das Übermaß an Kraft auf den Kern nahe dessen Endstellung zu minimalisieren.

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Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.-Ing, F. E. Müller . . , _, . ,,-.,. Triftstrasse 4, Artur-Ladebeck-Strasse 51 D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 Mü/J/ho 2294-GSR-T 1K SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka 545, Japan Treiberschaltung für Elektromagnete Priorität: 12. Juli I983, Japan, Nr. 58-127393 PATENTANSPRÜCHE

1. / Treiberschaltung zum Ansteuern einer Magnetspule (24) v_/ über einen Schalttransistor (20), dadurch gekennzeichnet, daß sie anen Steuersignalgenerator (26) aufweist, der den Strom durch die Spule (24) allmählich erhöht.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator einen Dreieckssignalgenerator (26) und eine Verbindungseinrichtung von diesem an die Basis des Schalttransistors (20) aufweist.

3· Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator folgende Teile aufweist:

- einen ersten Sägezahngenerator (30), der ein Sägezahnsignal einer ersten Frequenz abgibt,

- einen zweiten Sägezahngenerator (32), der ein Sägezahnsignal einer zweiten Frequenz abgibt,

- einen Komparator (3^) > der die Pegel der beiden Sägezahnsignale miteinander vergleicht und einen Zug von Impulsen abgibt, deren Pulsbreite vom Vergleichsergebnis abhängt, und

- einen Spulentreiber (38) zum Ansteuern der Spule abhängig vorn Impulszug vom Komparator.