DE3516353C1 - Vorrichtung zum Steuern der Einschaltdauer eines Elektromagneten - Google Patents

Vorrichtung zum Steuern der Einschaltdauer eines Elektromagneten

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DE3516353C1
DE3516353C1 DE19853516353 DE3516353A DE3516353C1 DE 3516353 C1 DE3516353 C1 DE 3516353C1 DE 19853516353 DE19853516353 DE 19853516353 DE 3516353 A DE3516353 A DE 3516353A DE 3516353 C1 DE3516353 C1 DE 3516353C1
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Hermann 6900 Heidelberg Berger
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    • H03K17/13Modifications for switching at zero crossing
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  • Fluid Mechanics (AREA)
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Description

  • Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Zeitgeber einen Zähler mit mehreren Ausgängen aufweist, an denen zyklisch nacheinander ein Ausgangssignal auftritt, das in Abhängigkeit von Taktimpulsen eines Taktimpulsgebers weitergeschaltet wird, die kurz vor jedem Nulldurchgang der Wechselspan- nung beginnen, daß der Ausgang des Rechteckimpulsgebers mit einem Rücksetzeingang des Zählers verbunden ist, bei dessen Beaufschlagung mit einem Rechteckimpuls des Kechteckimpulsgebers das Ausgangssignal des Zählers während der Dauer des Rechteckimpulses auf einen vorbestimmten Ausgang zurückgesetzt wird, und daß die Taktimpulse dem Takteingang des Zählers über ein Sperrglied zugeführt werden, dessen Sperreingang wählbar mit einem Ausgang einer Folge der andercn Ausgänge des Zählers verbunden ist, und daß der vorbestimmte Zählerausgang und der Sperreingang des Sperrgliedes mit jeweils einem von zwei Eingängen eines Schaltgliedes verbunden sind, das bei Beaufschlagung seines mit dem vorbestimmten Zählerausgang verbundenen Eingangs den Zeitimpuls auslöst und bei Beaufschlagung seines mit dem Sperreingang verbundenen Eingangs den Zeitimpuls beendet.
  • Bei dieser Lösung ist sichergestellt, daß der Halbleiter-Schalter stets in unmittelbarer Nähe eines Nulldurchgangs der Wechselspannung eingeschaltet und daher nur mit einer geringen Schaltspannung belastet wird und eine sprungartige Änderung der Einschaltdauer vermieden, die Einschaltdauer aber dennoch genau und auf einfache Weise durch entsprechende Wahl des Zählerausgangs, der den Zeitimpuls beendet, einstellbar ist.
  • Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der Taktimpulsgeber einen mit der Wechselspannungsquelle verbundenen zweiten Gleichrichter aufweist, dessen gleichgerichtete Ausgangsimpulse über eine Schwellenstufe in die Taktimpulse umgeformt werden. Diese Ausbildung ermöglicht eine einfache Ableitung der Taktimpulse aus der Wechselspannung unter gleichzeitiger Synchronisation der Taktimpulse mit der Wechselspannung. Durch entsprechende Wahl des Schwellenwerts der Schwellenstufe läßt sich auf einfache Weise der Zeitpunkt bestimmen, in dem ein Taktimpuls während einer Halbwelle der Wechselspannung auftritt.
  • Die Schwellenstufe kann einen Differenzverstärker aufweisen, zwischen dessen Ausgang und einem Bezugspotentialanschluß ein Spannungsteiler liegt, dessen Abgriff mit dem nichtumkehrenden Eingang desDifferenzverstärkers verbunden ist, und der positive Pol des zweiten Gleichrichters kann mit dem umkehrenden Eingang des Differenzverstärkers verbunden sein. Über den Spannungsteiler ergibt sich zum einen eine positive Rückkopplung (Mitkopplung), so daß der Differenzverstärker Kippverhalten aufweist und die Taktimpulse steile Flanken aufweisen. Zum anderen kann mittels des Spannungsteilers der Kippunkt des Differenzverstärkers bestimmt werden. Insbesondere wird mittels des Spannungsteilers bewirkt, daß der Differenzverstärker eine Hysterese aufweist, d. h. daß er bei Über- bzw.
  • Unterschreitung unterschiedlicher Schwellenwerte auf die eine oder andere Seite kippt. Auf diese Weise haben durch das Umschalten des Differenzverstärkers bewirkte Schwankungen der den Differenzverstärker am umkehrenden Eingang ansteuernden gleichgerichteten Halbwellenspannung praktisch keinen Einfluß auf die Dauer der Taktimpulse.
  • Ferner kann dafür gesorgt sein, daß im Gleichstromkreis des zweiten Gleichrichters parallel zu einem Glättungskondensator ein zweiter Spannungsteiler mit einem Mittelabgriff liegt und daß die Stromversorgungsanschlüsse eines vollständig gegengekoppelten zweiten Differenzverstärkers, des ersten Differenzverstärkers und des Zählers mit den Anschlüssen des Glättungskondensators, der nichtumkehrende Eingang des zweiten Differenzverstärkers mit dem Mittelabgriff des zweiten Spannungsteilers und der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers mit dem Bezugspotentialanschluß verbunden sind. Auf diese Weise wird der zweite Gleichrichter zweifach ausgenutzt, nämlich zum einen zur Ausbildung der Betriebsgleichspannung für den Zähler und die Schwellenstufe und zum anderen zur Bildung der gleichgerichteten Halbwellen für die Ansteuerung der Schwellenstufe. Darüber hinaus sorgt der zweite Spannungsteiler in Verbindung mit dem zweiten Differenzverstärker für ein weitgehend belastungsunabhängiges Bezugspotential, das dem Potential am Mittelabgriff des Spannungsteilers entspricht.
  • Das ausgangsseitige Schaltglied des Zählers kann ein ODER-Glied aufweisen. Dieses ODER-Glied ermöglicht auf einfache Weise eine Verknüpfung der Ausgangssignale des Zählers zu dem Zeitimpuls mit der gewünschten Dauer.
  • Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für den Antriebs-Elektromagneten einer Dosierpumpe und Fig. 2 den zeitlichen Verlauf einiger Signale, die in der Steuervorrichtung nach Fig. 1 auftreten.
  • Nach Fig. 1 enthält die Steuervorrichtung eine Gleichstromversorgungseinrichtung 10, einen Taktimpulsgeber 11, einen Rechteckimpulsgeber 12 mit veränderbarer Frequenz, einen durch die Taktimpulse T des Taktimpulsgebers 11 und die Rechteckimpulse P des Rechteckimpulsgebers 12 gesteuerten Zeitgeber 13, einen steuerbaren Zweirichtungs-Thyristor 14 (eine Zweirichtungs-Thyristortriode), einen zwischen einem Ausgang 15 des Zeitgebers 13 und einem Steuereingang 16 des Zweirichtungs-Thyristors liegenden Optokoppler 17 und einen Zweiweg-Gleichrichter 18 in Brückenschaltung, in dessen Wechselstromkreis der Zweirichtungs-Thynstor 14 und in dessen Gleichstromkreis der zu steuernde Antriebs-Elektromagnet 19 einer elektromagnetisch betriebenen Dosierpumpe 20 liegt.
  • Die Gleichstromversorgungseinrichtung 10 enthält eine Wechselspannungsquelle 21, bei der es sich um das öffentliche Wechselstromnetz handelt, einen an der Wechselspannungsquelle 21, liegenden Transformator 22, an dessen Sekundärwicklung ein Zweiweg-Gleichrichter 23 in Brückenschaltung liegt, eine Glättungsschaltung 24 und einen nachgeschalteten Bezugsspannungsgenerator 25. Die Glättungsschaltung 24 liegt im Gleichstromkreis des Zweiweg-Gleichrichters 23 und enthält einen Widerstand 26 sowie parallel zu diesem die Reihenschaltung einer Diode 27 und eines Glättungskondensators 28. An den Anschlüssen des Glättungskondensators 28 wird die Betriebsspannung + U für die übrigen Bauteile der Steuervorrichtung abgenommen. Parallel zum Glättungskondensator 28 liegt ein Spannungsteiler 29, der zwei gleiche Widerstände 30 und 31 aufweist. Am Mittelabgriff 32 des Spannungsteilers 29 ist der nichtumkehrende Eingang (+) eines vollständig gegengekoppelten Differenzverstärkers 33 angeschlossen, dessen Ausgang 34 den Bezugspotentialanschluß bildet, dessen Bezugspotential bei 0 Volt liegt.
  • Der Taktimpulsgeber 11 enthält ebenfalls die Wechselspannungsquelle 212, den Transformator 22 und den Zweiweg-Gleichrichter 23. Ferner enthält der Taktimpulsgeber 11 eine Schwellenstufe 35, deren Eingang mit dem positiven Pol des Zweiweg-Gleichrichters 23 verbunden ist. Die Schwellenstufe 35 enthält einen Differenzverstärker 36, dessen umkehrender Eingang (-) über einen Widerstand 37 mit dem positiven Pol des Zweiweg-Gleichrichters 23 verbunden ist. Zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers 36 und dem Bezugspotentialanschluß liegt ein Spannungsteiler 38 aus zwei Widerständen 39 und 40, dessen Abgriff 41 mit dem nichtumkehrenden Eingang (+) des Differenzverstärkers 36 verbunden ist.
  • Der Rechteckimpulsgeber 12 erzeugt Rechteckimpulse P mit einer Frequenz, die in Abhängigkeit von einem Soll-Istwert-Vergleich der Konzentration einer Lösung (in nicht dargestellter Weise) einstellbar ist, z. B. zwischen 0,1 und 2 Hz, und wesentlich niedriger als die 50 Hz betragende Frequenz der Wechselspannung der Wechselspannungsquelle 21 ist. Die Rechteckimpulse P sind nicht mit der Wechselspannung der Wechselspannungsquelle 21 synchronisiert.
  • Der Zeitgeber 13 enthält einen Zähler 42 mit zehn Ausgängen 0 bis 9, einem Takteingang C und einem Rücksetzeingang R. Wenn dem Rücksetzeingang R ein 0-Signal und dem Takteingang C Taktimpulse zugeführt werden, tritt an den Ausgängen 0 bis 9 des Zählers 42 zyklisch nacheinander ein 1-Signal auf. Solange dem Rücksetzeingang R dagegen ein 1-Signal zugeführt wird, tritt nur am Ausgang 0 des Zählers 42 ein 1-Signal auf, während an allen übrigen Ausgängen 1 bis 9 ein 0-Signal auftritt. Die Ausgänge 2 bis 9 des Zählers 42 können wahlweise durch eine Brücke 43 mit einer Leitung 44 verbunden werden, die einerseits mit dem einen Eingang eines Schaltgliedes 45 und andererseits mit dem Sperreingang 46 eines Sperrgliedes 47 verbunden ist. Das Schaltglied 45 besteht aus einem ODER-Glied 48 mit nachgeschaltetem NICHT-Glied 49 und hat daher die Funktion eines NOR-Gliedes. Der andere Eingang des Schaltgliedes 45 ist mit dem Ausgang 0 des Zählers 42 verbunden.
  • Das Sperrglied 47 besteht aus einem UND-Glied 50 mit einem den Sperreingang 46 bildenden NICHT-Glied. Der andere Eingang des Sperrgliedes 47 ist mit dem Ausgang des Taktgebers 11 bzw. des Differenzverstärkers 36 verbunden.
  • Der am Ausgang 15 bzw. am Ausgang des Schaltgliedes 45 angeschlossene Optokoppler 17 enthält in Reihe an der Betriebsspannung + U eine Leuchtdiode LED, einen Strombegrenzungswiderstand 51 und die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 52, dessen Basis über einen Vorwiderstand 53 mit dem Ausgang 15 des Zeitgebers 13 verbunden ist. Ferner enthält der Optokoppler 17 einen Lichtfühler 54, der die Lichtimpulse der Leuchtdiode in elektrische Impulse umformt, die dem Steuereingang 16 des Zweirichtungs-Thyristors 14 zugeführt werden.
  • Die Dosierpumpe 20 hat einen Pumpenhubraum 55, der durch eine Membran 56 und Rückschlagventile 57, 58 abgeschlossen ist. Die Membran 56 wird durch den Elektromagneten 19 betätigt.
  • Die Wirkungsweise der Steuervorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher- erläutert, in der mit G die am Ausgang des Zweiweg-Gleichrichters 23 auftretenden Halbwellen der Ausgangswechselspannung der Wechselspannungsquelle 21 bzw. des Transformators 22, mit T die am Ausgang des Taktimpulsgebers 11 auftretenden Taktimpulse, mit P die Rechtecktimpulse des Rechteckimpulsgebers 12, mit A ein am Ausgang 0 des Zählers 42 auftretendes Ausgangssignal, mit S ein auf der Leitung 44 auftretendes Sperrsignal, mit Z ein am Ausgang 15 des Zeitgebers 13 auftretender Zeitimpuls und mit D im Gleichstromkreis des Zweiweg-Brückengleichrichters 18 auftretende, den Antriebs-Elektromagneten 19 der Dosierpumpe 20 speisende zweiweggleichgerichtete Halbwellen der Wechselspannung W bezeichnet sind.
  • Die Verstärkung des Differenzverstärkers 36 im Taktimpulsgeber 11 ist so hoch, daß schon bei sehr kleiner Differenzspannung zwischen seinen Eingängen die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 36 den einen oder anderen Endwert einnimmt bzw. ein 1- oder ein 0-Signal darstellt, je nach Vorzeichen der Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen des Differenzverstärkers 36.
  • Ein 1-Signal wird hier durch +U und ein Signal durch dargestellt, wobei der Betrag von U bei etwa 7,5 Volt liegt, ein 1-Signal also + 7,5 Volt und ein 0-Signal etwa - 7,5 Volt entspricht.
  • Der Nulldurchgang der Wechselspannung W bzw. der gleichgerichteten Halbwellen G im Diagramm nach Fig. 2 liegt daher bezogen auf das Potential des Bezugsanschlusses 34 bei - U bzw. - 7,5 Volt.
  • Solange daher die Halbwellenspannung G kleiner (negativer) als das Potential des Abgriffs 41 ist, tritt am Ausgang des Differenzverstärkers 36 eine hohe Spannung (+ U) auf, die über den Spannungsteiler 38 auf den nichtumkehrenden Eingang (+) des Differenzverstärkers 36 in heruntergeteilter Form zurückgekoppelt wird. Das Potential des Abgriffes 41 liegt daher etwas höher als das des Bezugspotentialanschlusses 34. Ein weiterer Anstieg der Halbwellenspannung G hat zur Folge, daß das Potential des Abgriffs 41 im Zeitpunkt t schließlich überschritten wird und die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 36 auf - U abfällt, so daß das Potential des Abgriffs 41 etwas negativer als das Bezugspotential des Bezugspotentialanschlusses 34 wird. Erst wenn das Potential am umkehrenden Eingang (-) des Differenzverstärkers 36 wieder unter das jetzt etwas niedriger liegende Potential des Abgriffs 41 im Verlaufe einer Rückflanke der Halbwellenspannung G abfällt, springt das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 36 wieder auf den oberen Wert + U bzw.
  • logisch »1«. Dies ist z. B. im Zeitpunkt t3 der Fall.
  • Dieser Vorgang wiederholt sich mit jeder Halbwelle der Wechselspannung W, so daß die Vorderflanke eines Taktimpulses Tkurz (etwa 15 ") vor dem Nulldurchgang und die Rückflanke eines Taktimpulses T kurz (etwa 15 °) nach dem Nulldurchgang einer Halbwelle der Wechselspannung W auftritt.
  • Im Zeitpunkt 0 möge ein Rechteck impuls P des Rechteckimpulsgebers 12 am Rücksetzungseingang R des Zählers 42 (als 1-Signal) vorhanden sein. Dann tritt während der Dauer dieses Rechteckimpulses P auch am Ausgang 0 des Zählers 42 ein Ausgangssignal A (als 1-Signal) auf, während an allen anderen Ausgängen 1 bis 9 des Zählers 42 kein Ausgangssignal bzw. ein 0-Signal auftritt. Das Ausgangssignal A am Ausgang 0 des Zählers 42 bewirkt wegen der NOR-Funktion des Schaltgliedes 45, daß auch am Ausgang 15 des Zeitgebers 13 noch kein Zeitimpuls Z auftritt. Da auch am Ausgang 5 kein Ausgangssignal und mithin auf der Leitung 44 kein Sperrsignal S auftritt, ist das Sperrglied 47 autgetastet (nicht gesperrt), so daß die Taktimpulse T vom Sperrglied 50 zum Takteingang C des Zählers 42 durchgelassen werden. Wenn daher im Zeitpunkt t2 die Rückflanke (der 1-0-Übergang) des Rechteckimpulses P auftritt, d. h. der Rechteckimpuls P verschwindet, bleibt der Zähler 42 nur solange weiter zurückgesetzt, d. h.
  • das 1-Ausgangssignal A vorhanden, bis zum Zeitpunkt der nächste Taktimpuls T auftritt. In diesem Augenblick wird das Ausgangssignal des Zählers 42 vom Ausgang 0 auf den Ausgang 1 weitergeschaltet, so daß nunmehr beide Eingänge des Schaltgliedes 45 mit einem Signal belegt sind und am Ausgang 15 die Vorderflanke des Zeitimpulses Z auftritt. Am Ausgang 5 des Zählers 42 tritt jedoch weiterhin noch kein Ausgangssignal auf, so daß auch dem Sperreingang 46 des Sperrgliedes 47 weiterhin noch kein Sperrsignal S zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Zählers 42 wird daher mit den weiteren Taktimpulsen T vom Ausgang 1 auf die folgenden Ausgänge weitergeschaltet, bis es schließlich beim fünften Taktimpuls T im Zeitpunkt t4 am Ausgang 5 des Zählers 42 auftritt. Dies bedeutet, daß dem Sperrglied 47 am Sperreingang 46 ein Sperrsignal S und auch dem mit der Leitung 44 verbundenen Eingang des Schaltgliedes 45 ein 1-Signal zugeführt wird. Dadurch wird die weitere Zuführung der Taktimpulse T zum Takteingang C des Zählers 42 unterbrochen und der Zeitimpuls Z am Ausgang 15 des Zeitgebers 13 beendet.
  • Während der Dauer des Zeitimpulses Z ist der Transistor 52 und damit die Leuchtdiode LED eingeschaltet, so daß der Lichtfühler 54 dem Steuereingang 16 des Zweirichtungs-Thyristors 14 während der Zeit von t3 bis t4 einen Durchschaltimpuls zuführt. Dadurch wird der Zweirichtungs-Thyristor 14 kurz vor dem nächsten Nulldurchgang der Wechselspannung W bzw. in unmittelbarer Nähe des Beginns der nächsten gleichgerichteten Halbwelle D leitend, so daß durch den Elektromagneten 19 wegen des Zweirichtungs-Gleichrichters 18 ein sinusförmiger Halbwellenstrom fließt. Da sich der Zeitimpuls Z über mehrere Halbwellen der Wechselspannung W erstreckt, im vorliegenden Beispiel hat der Zeitimpuls eine Dauer, die vier Halbwellen der Wechselspannung W entspricht, wird der Zweirichtungs-Thyristor 14 am Ende der ersten Halbwelle noch nicht gesperrt, weil der ihn durchfließende Strom, wegen der durch die Induktivität des Elektromagneten 19 bedingten Phasennacheilung gegenüber der Wechselspannung, noch nicht null geworden ist und der Zweirichtungs-Thyristor 14 mit Beginn der nächsten Halbwelle der Wechselspannung W sofort wieder an eine ansteigende Spannung gelegt wird. Erst nach dem Zeitpunkt t4, in dem der Zeitimpuls Z und mithin der Durchschaltimpuls am Steuereingang 16 des Zweirichtungs-Thyristors 14 wieder verschwindet, wird der Zweirichtungs-Thyristor 14 beim nächsten Nulldurchgang des ihn durchfließenden Wechselstroms wieder gesperrt. Dadurch, daß die Vorderflanken der Taktimpulse T jeweils kurz vor den Nulldurchgängen der Wechselspannung W liegen, ist sichergestellt, daß einerseits der Zweirichtungs-Thyristor 14 nahezu bei Spannung null und nicht erst bei einer höheren Spannung eingeschaltet wird, so daß er von hohen Schaltspannungen entlastet ist, und andererseits der Durchschaltimpuls des Zweirichtungs-Thyristors 14 am Steuereingang 16 rechtzeitig unmittelbar vor dem Ende der letzten in die Dauer des Zeitimpulses Z fallenden Halbwelle der Halbwellen-Gleichspannung D wieder verschwunden ist, so daß der Zweirichtungs-Thyristor 14 beim Nullwerden des Stromes nach dem Ende dieser letzten Halbwelle der Halbwellen-Gleichspannung D mit Sicherheit gesperrt wird.
  • Der Spannungsteiler 38 bewirkt eine Hysterese des Umschaltpunktes des Differenzverstärkers 36, und zwar derart, daß der Abstand der Vorderflanken (0-1-Übergänge) der Taktimpulse T von den unmittelbar folgenden Nulldurchgängen der Wechselspannung etwas geringer als der Abstand der Rückflanken der Taktimpulse von denselben, den Rückflanken unmittelbar vorhergehenden Nulldurchgängen ist. Dadurch ist sichergestellt, daß ein Absinken der Halbwellen-Gleichspannung G infolge der Belastung durch das Umschalten des Differenzverstärkers 36, dessen Betriebsspannung + U ebenfalls am Glättungskondensator 28 abgegriffen wird, nicht sofort zu einem Zurückkippen des Differenzverstärkers 36 und damit nicht zu einem Verschwinden des Taktimpulses Innerhalb der Ansprechverzögerung des Zählers 42 führt, noch bevor dieser durch den Taktimpuls T weitergeschaltet werden konnte.
  • Der Zündzeitpunkt des Zweirichtungs-Thyristors 14 liegt tatsächlich etwas näher beim nächsten Nulldurchgang der Halbwellen-Gleichspannung D als die im Zeitpunkt t3 auftretende Vorderflanke des Taktimpulses T, weil durch die Ansprechverzögerung der zwischen der Wechselspannungsquelle 21 und dem Steuereingang 16 des Zweirichtungs-Thyristors liegenden Übertragungsglieder eine Phasenverschiebung zwischen den Halbwellen-Gleichspannungen G und D sowie zwischen der Vorderflanke des Durchschaltimpulses am Steuereingang 16 und der Vorderflanke des diesen Durchschaltimpuls auslösenden Taktimpulses T auftritt. Praktisch mit Beginn der auf den Zeitpunkt t3 folgenden Halbwelle der Wechselspannung W wird mithin der Zweirichtungs-Thyristor 14 und damit der Elektromagnet 19 eingeschaltet. Die Einschaltdauer des Elektromagneten 19 bzw. ein Hub der Pumpe 20 entspricht daher vier Halbwellen der Wechselspannung W während einer Periode des Rechteckimpulses P, wobei der den Elektromagneten 19 durchfließende Strom aufgrund der Induktivität des Elektromagneten 19 weitgehend geglättet wird.
  • Mit Beginn des nächsten Rechteckimpulses P im Zeitpunkt t5 wird der Zähler 42 wieder zurückgesetzt, und im Zeitpunkt t6 wiederholt sich der beschriebene Zyklus.
  • Die Leistung der Pumpe 19 ist mithin proportional der Frequenz der Rechteckimpulse P und der Anzahl der Wechselspannungshalbwellen, während deren Dauer die Pumpe 20 in einer Periode der Rechteckimpulse P eingeschaltet ist, und die Anzahl dieser Halbwellen läßt silch durch die Wahl eines der Zählerausgänge 2 bis 9 bestimmen, der durch die Brücke 43 mit der Leitung 44 verbunden wird. Da die Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung 10 ms beträgt, läßt sich die Einschaltdauer des Elektromagneten 19 pro Periodendauer der Rechteckimpulse P in 10-ms-Stufen von 10 bis 80 ms einstellen. Obwohl die Rechteckimpulse nicht mit der Wechselspannung W synchronisiert sind, ist dennoch der Betrieb des Elektromagneten 19 bzw. der Pumpe 20 mit der Wechselspannung W synchronisiert, ohne daß sich die Einschaltdauer des Elektromagneten 19 bei Schwankungen der Netzwechselspannung W, die im Rahmen der zulässigen Toleranzen liegen, wesentlich ändert.
  • Abwandlungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels können beispielsweise darin bestehen, daß das Schaltglied 45 nicht als NOR-Glied, sondern als bistabiles Kippglied (Flipflop) ausgebildet wird, das durch ein Ausgangssignal A vom Ausgang 0 des Zählers 42 gesetzt und durch ein Signal auf der Leitung 44 von einem der Ausgänge 2 bis 9 des Zählers 42 zurückgesetzt wird.
  • Ferner kann der Zweirichtungs-Thyristor 14 durch einen Transistor im Gleichstromkreis des Zweiweg-Gleichrichters 18 ersetzt und ebenso durch Ausgangsimpulse des Optokopplers 17 gesteuert werden. Gegebenenfalls wird der Transistor ebenfalls stets nur bei sehr niedriger Kollektor-Emitter-Spannung ein- bzw. ausgeschaltet werden.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Steuern der Einschaltdauer eines Elektromagneten, insbesondere des Antriebs-Elektromagneten (19) einer Dosierpumpe (20), der über einen steuerbaren Halbleiter-Schalter (14) und einen Gleichrichter (18) an einer Wechselspannungsquelle (21) liegt, mit einem Rechteckimpulsgeber (12), dessen Frequenz einstellbar und wesentlich niedriger als die der Wechselspannung ist, und mit einem Zeitgeber (13), der durch jeden Rechteckimpuls (P) des Rechteckimpulsgebers (12) ausgelöst wird und einem Steuereingang (16) des Halbleiter-Schalters (14) einen Zeitimpuls (Z) vorbestimmter Dauer als Durchschaltimpuls zuführt, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (13) einen Zähler (42) mit mehreren Ausgängen (0 bis 9) aufweist, an denen zyklisch nacheinander ein Ausgangssignal auftritt, das in Abhängigkeit von Taktimpulsen (T) eines Taktimpulsgebers (11) weitergeschaltet wird, die kurz vor jedem Nulldurchgang der Wechselspannung (W) beginnen, daß der Ausgang des Rechteckimpulsgebers (12) mit einem Rücksetzeingang (R) des Zählers (42) verbunden ist, bei dessen Beaufschlagung mit einem Rechteckimpuls (P) des Rechteckimpulsgebers (12) das Ausgangssignal des Zählers während der Dauer des Rechteckimpulses (P) auf einen vorbestimmten Ausgang (0) zurückgesetzt wird, und daß die Taktimpulse (7) dem Takteingang (C) des Zählers (42) über ein Sperrglied (47) zugeführt werden, dessen Sperreingang (46) wählbar mit einem Ausgang einer Folge (2 bis 9) der anderen Ausgänge (1 bis 9) des Zählers (42) verbunden ist, und daß der vorbestimmte Zählerausgang (0) und der Sperreingang (46) des Sperrgliedes (47) mit jeweils einem von zwei Eingängen eines Schaltgliedes (45) verbunden sind, das bei Beaufschlagung seines mit dem vorbestimmten Zählerausgang (O) verbundenen Eingangs den Zeitimpuls (Z) auslöst und bei Beaufschlagung seines mit dem Sperreingang (46) verbundenen Eingangs den Zeitimpuls (Z) beendet.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktimpulsgeber (11) einen mit der Wechselspannungsquelle (21) verbundenen zweiten Gleichrichter (23) aufweist, dessen gleichgerichtete Ausgangsimpulse (G) über eine Schwellenstufe (35) in die Taktimpulse (7) umgeformt werden.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspurch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenstufe (35) einen Differenzverstärker (36) aufweist, zwischen dessen Ausgang und einem Bezugspotentialanschluß (34) ein Spannungsteiler (38) liegt, dessen Abgriff (41) mit dem nichtumkehrenden Eingang (+) des Differenzverstärkers (36) verbunden ist, und daß der positive Pol des zweiten Gleichrichters (23) mit dem umkehrenden Eingang (-) des Differenzverstärkers (36) verbunden ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichstromkreis des zweiten Gleichrichters (23) parallel zu einem Glättungskondensator (28) ein zweiter Spannungsteiler (29) mit einem Mittelabgriff (32) liegt und daß die Stromversorgungsanschlüsse eines vollständig gegengekoppelten zweiten Differenzverstärkers (33), des ersten Differenzverstärkers (36) und des Zählers (42) mit den Anschlüssen des Glättungskondensators (28), der nichtumkehrende Eingang (+) des zweiten Differenzverstärkers (33) mit dem Mittelabgriff (32) des zweiten Spannungsteilers (29) und der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers (33) mit dem Bezugspotentialanschluß (34) verbunden ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (45) ein ODER-Glied (48) aufweist.
    Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern der Einschaltdauer eines Elektromagneten, insbesondere des Antriebs-Elektromagneten einer Dosierpumpe, der über einen steuerbaren Halbleiter-Schalter und einen Gleichrichter an einer Wechselspannungsquelle liegt, mit einem Rechteckimpulsgeber, dessen Frequenz einstellbar und wesentlich niedriger als die der Wechselspannung ist, und mit einem Zeitgeber, der durch jeden Rechteckimpuls des Rechteckimpulsgebers ausgelöst wird, und einem Steuereingang des Hai bleiter-Schalters einen Zeitimpuls vorbestimmter Dauer als Durchschaltimpuls zuführt.
    Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 26 41 101) enthält der Zeitgeber einen monostabilen Multivibrator, der durch jeden Rechteckimpuls des Rechteckimpulsgebers asynchron zur Wechselspannung ausgelöst wird. Wenn hierbei der Halbleiter-Schalter nicht in der Nähe des Nulldurchgangs der Wechselspannung eingeschaltet wird, kann er mit hohen Schaltspannungen belastet werden.
    Wenn es sich um einen bistabilen Halbleiter-Schalter handelt, der erst druch den Nulldurchgang seines Stroms wieder ausgeschaltet wird, kann bei geringfügiger Schwankung der Dauer des Zeit- bzw. Durchschaltimpulses, z. B. aufgrund einer Schwankung der Betriebsspannung, die Einschaltdauer des Elektromagneten sprungartig um die Dauer einer Halbwelle der Wechselspannung schwanken (springen), wenn das Ende des Zeitimpulses im Normalfalle nahe beim Ende einer Wechselspannungshalbwelle liegt. Wenn die Dauer des Zeitimpulses ferner auf unterschiedliche Werte einstellbar sein soll, ist dies bei einem monostabilen Multivibrator zur Erzielung einer hinreichenden Genauigkeit nur mittels kostspieliger Präzisionsbauelemente in Stufen oder - bei stetiger Einstellbarkeit - mit höherem Zeitaufwand möglich.-Aus der DE-OS 33 16 722 ist es an sich bekannt, zum Treiben von Spulen Zähler als Zeitgeber einzusetzen.
    Hierbei wird jedoch keine Änderung der eingestellten Zeit angestrebt.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der der Halbleiter-Schalter mit möglichst niedrigen Schaltspannungen belastet wird und eine Einstellung der Einschaltdauer mit hoher Genauigkeit auf einfache Weise möglich ist.
DE19853516353 1985-05-07 1985-05-07 Vorrichtung zum Steuern der Einschaltdauer eines Elektromagneten Expired DE3516353C1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3807339A1 (de) * 1988-02-01 1989-08-10 Duerrwaechter E Dr Doduco Kipp- und beschleunigungssensor

Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2641101A1 (de) * 1976-09-13 1978-03-16 Viktor Dulger Einrichtung zum regeln des ph-wertes oder eines vergleichbaren wertes einer loesung
DE3316722A1 (de) * 1982-05-10 1983-11-10 Diasonics, Inc., San Francisco, Calif. Netzgeraet zum treiben von spulen

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