EP0017710A1 - Schaltung zur Steuerung eines Impulsmagneten - Google Patents

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EP0017710A1
EP0017710A1 EP80100593A EP80100593A EP0017710A1 EP 0017710 A1 EP0017710 A1 EP 0017710A1 EP 80100593 A EP80100593 A EP 80100593A EP 80100593 A EP80100593 A EP 80100593A EP 0017710 A1 EP0017710 A1 EP 0017710A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnet
series circuit
operating voltage
magnet coil
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP80100593A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Muckle
Wolfgang Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Binder Magnete GmbH
Original Assignee
Binder Magnete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Binder Magnete GmbH filed Critical Binder Magnete GmbH
Publication of EP0017710A1 publication Critical patent/EP0017710A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1872—Bistable or bidirectional current devices

Definitions

  • the invention relates to a circuit for controlling a pulse magnet, which energizes a magnet coil of the pulse magnet for the stroke movement of the armature with a polarity and, when the pulse magnet is switched off, energizes the magnet coil to overcome the field of a permanent magnet holding the armature in the stroke end position with opposite polarity.
  • Pulse magnets have a magnetic coil and a permanent magnet, the magnetic flux of which is guided in a common magnetic body.
  • the strength of the permanent magnet and the shape of the magnetic body, in particular the armature counterpart of the magnetic body, are selected so that the lifting armature movable in the magnetic body is held in its stroke end position by the permanent magnet, but cannot be moved from its initial stroke position into the end position.
  • the movement of the armature from its initial position into its stroke end position takes place through a pulsed energization of the solenoid.
  • the invention has for its object to provide a circuit for controlling a pulse magnet that automatically generates a pulsed energization of the magnetic coil when the pulse magnet is switched on and automatically generates a pulsed energization with opposite polarity when the pulse magnet is switched off.
  • a timing element which, when the operating voltage is applied, blocks the switch element of the second series circuit located in front of the magnetic coil in the direction of current flow for a predetermined period of time and opens after this period, as well as the switch element of the second series circuit located behind the magnetic coil for this predetermined period Period opens and blocks after this period, and that a control part is provided which, when the operating voltage is applied, opens the switch element of the first series circuit lying in front of the magnet coil in the direction of current flow and keeps the switch element behind the magnet coil of the first series circuit blocked, as well as when the operating voltage is not present by the voltage of the storage capacitor, the switch element behind the magnetic coil of the first series circuit is kept open.
  • the circuit according to the invention ensures an automatic pulsed energization of the magnet coil for tightening the armature into the stroke end position and an automatic pulsed opposite energization for the dropping of the armature from its end position. This energization is inevitably triggered when the pulse magnet is switched on or off.
  • the pulse duration of the current supply can be determined in an optimal manner for switching on by the timer and for switching off by the time constant of the discharge of the storage capacitor.
  • the solenoid requires only two connecting lines, which has a favorable effect on the construction and assembly.
  • the generation of the current pulse for the falling of the armature is effected by the discharge of the storage capacitor. This energization and thus the return of the armature to its starting position therefore also take place in the event of a power failure, which is not only desirable but is also often necessary for safety reasons.
  • the circuit according to the invention is constructed from a few electronic components, so that its manufacture is simple and inexpensive.
  • the few components required also allow a space-saving arrangement of the circuit in the housing of the pulse magnet.
  • the pulse magnet shown in Figure 1 is a lifting magnet with a hollow cylindrical magnetic body 35 and an armature 34 which can be moved coaxially therein.
  • the magnetic body 35 guides the magnetic flux of a magnet coil 31 and likewise the magnetic flux of a permanent magnet 36.
  • the strength of the permanent magnet 36 and the design of the Magnetic body 35 and in particular of its air gap 37 and its armature counterpart 38 are selected so that the armature 34 is not moved by the permanent magnet 36 in its initial position shown in FIG. 1, but is held by the permanent magnet 36 in its stroke end position shown in dashed lines.
  • a circuit for controlling the pulse magnet shown in Fig. 1 is shown schematically.
  • the circuit is powered by an operating voltage of, for example, + 24 volts, which is applied to the circuit when the pulse magnet is switched on, as indicated schematically by switch 1.
  • the operating voltage is two parallel connected series circuits, each consisting of two electronic switch elements.
  • the first series circuit consists of a diode 19 polarized in the direction of current flow and a switching transistor 29.
  • the second series circuit consists of two switching transistors 26 and 27.
  • the solenoid 31 is connected between the connection point of the diode 19 and the transistor 29 and the connection point of the transistors 26 and 27.
  • a storage capacitor 25 with high capacitance is connected in parallel with the second series connection of transistors 26 and 27.
  • a timer 32 and a control part 33 are also provided. The timer 32 controls the transistors 26 and 27 and the control part 33 controls the transistor 29 in a manner described later.
  • the operating voltage is directly applied to the diode 19, the operating voltage is supplied to the second series connection of the transistors 26 and 27, to the storage capacitor 25, to the timing element 32 and to the control part 33 via a rectifier diode 16.
  • a predetermined period of time after the application of the operating voltage switches the timer 32 in such a way that the transistor 27 is now blocked and the transistor 26 is switched on. Since the transistors 27 and 29 are now blocked, no current flows through the magnet coil 31 and the armature 34 is held in its end position by the permanent magnet 36 alone. The current consumption of the circuit in this state is negligible.
  • the control part 33 switches on the transistor 29 when the operating voltage is removed.
  • the charge of the storage capacitor 25 initially maintains the operating voltage at the timer 32, so that the transistor 26 is turned on and the transistor 27 remains closed.
  • the capacitor 25 can now discharge via the transistor 26, the magnet coil 31 and the transistor 29. Discharge of the storage capacitor 25 via the diode 19 is prevented by the rectifier 16.
  • the solenoid coil 31 is therefore energized with opposite polarity, so that it generates a magnetic flux which is opposite to the magnetic flux of the permanent magnet 36 and which causes the armature 34 to drop into its starting position.
  • the duration of this energization of the magnetic coil 31 results from the capacitance of the storage capacitor 25 and the resistance of the transistors 26 and 29 and the magnetic coil 31.
  • FIG. 3 shows a specific example of the embodiment of the invention shown schematically in FIG. 2, details of the timing element 32 and the control part 33 also being given in particular.
  • the timing element indicated schematically in FIG. 2 consists essentially of a series connection of a resistor 12 and a capacitor 24, of an operating amplifier 30 operating as a comparator with feedback resistor 14 and feedback capacitor 23, as well as the input resistors 10 and 13, and one by Resistors 9 and 11 formed voltage dividers.
  • the output of the operational amplifier 30 is on the one hand connected to the base of the transistor 26 via a voltage divider formed by the resistors 2 and 8 and on the other hand controls the base of the transistor 27 via the diode 20 and a Zener diode 15, which is connected to one by the resistors 6 and 3 voltage divider formed.
  • the control part essentially consists of a transistor 28, the base of which is connected to the voltage divider from the resistors 4 via a rectifier diode 17 fed by the operating voltage and 5 lies.
  • the transistor 28 drives the base of the transistor 29, which is connected via a resistor 7 to the positive pole of the storage capacitor 25.
  • Capacitors 21 and 22 also serve to smooth the control voltages applied to the switching transistors 26, 27 and 29 in the event that a rectified AC voltage with residual ripple is used as the operating voltage.
  • the output of the operational amplifier 30 is therefore at a positive potential. This positive potential is also present at the base of transistor 26 and blocks it.
  • the positive potential at the output of the operational amplifier 30 blocks the diode 20, so that the voltage across the Zener diode 15 rises above its breakdown voltage, a current flows through the voltage divider 6, 3 and the transistor 27 is turned on.
  • the transistor 28 is conductive when the operating voltage is applied to the voltage divider 4, 5, so that the base of the transistor 29 driven by it is essentially at zero potential and the transistor 29 is blocked.
  • the storage capacitor 25 with a large capacitance charges up to this operating voltage of 24 volts when the operating voltage is applied.
  • the capacitor 24 charges up when the operating voltage is applied via the resistor 12, the time constant of this charging resulting from the size of the resistor 12 and the capacitance of the capacitor 24. As soon as the voltage of the capacitor 24 has reached the value specified by the voltage divider 9, 11 after a time period determined by this time constant, the output potential of the operational amplifier 30 goes to 0 volts.
  • the voltage across the Zener diode 15 also drops back to 0 via the diode 20, so that the Zener diode 15 blocks.
  • the potential at the base of the transistor and 27 thus also drops to 0 volts, the transistor 27 blocks.
  • the pulse magnet is switched off, i.e. If the switch 1 is open, there is no voltage at the voltage divider 4, 5, the base of the transistor 28 is therefore at 0 volts and the transistor 28 blocks. Since the charging of the capacitor 25 initially still the operating voltage behind the rectifier diode 16 maintains this voltage across the resistor 7 at the base of the transistor 29, so that it is now conductive.
  • the state of the transistors 26 and 27 and their actuation by the operational amplifier 30 is initially also maintained on account of the charging voltage of the storage capacitor 25.
  • the transistor 26 thus conducts, while the transistor 27 blocks.
  • the storage capacitor 25 therefore discharges via the transistor 26, the magnet coil 31, a rectifier diode 18 and the transistor 29.
  • the magnet coil 31 is thus energized in opposite polarity and generates a magnetic flux which compensates for the magnetic flux of the permanent magnet 36.
  • the energization of the magnet coil 31 is interrupted.
  • the remaining discharge of the storage capacitor 25 takes place via the resistors e.g. of the voltage divider 9, 11 and the like. So that the entire circuit again has a defined state for the next switch-on.
  • the duration of the current pulse for the armature 34 to pull into its stroke end position is thus determined by the time constant of the resistor 12 and the capacitor 24 and by the voltage divider ratio of the resistors 9 and 11.
  • the duration of the current pulse for falling the armature from its stroke end position is essentially determined by the capacitance of the storage capacitor 25 and the resistance of the solenoid 31 and the on-state resistance of the transistors 26 and 29 and the diode 18. The duration of these current pulses can therefore be adapted to the properties of the pulse magnet in an extremely simple and precise manner.

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Abstract

Bei Impulsmagneten wird der Anker durch eine Magnetspule bewegt und durch einen Permanentmagneten in seiner Hubendlage gehalten. Durch impulsförmige Bestromung der Magnetspule (31) wird der Anker in seine Hubendlage und durch entgegengesetzte Bestromung wieder in seine Ausgangslage gebracht. Um automatisch beim Einschalten eine impulsförmige Bestromung und beim Abschalten eine impulsförmige Bestromung entgegengesetzter Polung zu erzeugen, ist erfindungsgemäss eine Schaltung vorgesehen, die zwei parallele Serienschaltungen von jeweils zwei steuerbaren elektronischen Schalterelementen (19, 29 bzw. 26, 27) aufweist, zwischen denen die Magnetspule (31) liegt. Parallel zu einer dieser Serienschaltungen (26, 27) liegt ein Speicherkondensator (25). Weiter sind ein Zeitglied (32) und ein Steuerteil (33) vorgesehen. Die Schalterelemente (19, 29 bzw. 26, 27) werden durch das Steuerteil (33) beim Einschalten und Ausschalten des lmpulsmagnetes so angesteuert, dass die Magnetspule (31) in der jeweiligen Richtung bestromt wird. Die Impulsdauer der Bestromung wird beim Einschalten durch das Zeitglied (32) und beim Abschalten durch die Entladungszeit-konstante des Speicherkondensators (25) bestimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung eines Impulsmagneten, die eine Magnetspule des Impulsmagneten für die Hubbewegung des Ankers mit einer Polung bestromt und beim Abschalten des Impulsmagneten die Magnetspule zur Überwindung des Feldes eines den Anker in der Hubendlage haltenden Permanentmagneten mit entgegengesetzter Polung bestromt.
  • Impulsmagnete weisen eine Magnetspule und einen Permanentmagneten auf, deren magnetischer Fluß in einem gemeinsamen Magnetkörper geführt wird. Die Stärke des Permanentmagneten und die Form des Magnetkörpers, insbesondere des Ankergegenstückes des Magnetkörpers sind so gewählt, daß der in dem Magnetkörper bewegbare Hubanker durch den Permanentmagneten zwar in seiner Hubendlage gehalten, nicht aber aus seiner Hubausgangslage in die Endlage bewegt werden kann. Die Bewegung des Ankers aus seiner Ausgangslage in seine Hubendlage erfolgt durch eine impulsförmige Bestromung der Magnetspule.
  • Um den Anker wieder in seine Ausgangslage zurück zu bewegen, muß der ihn in seiner Endlage haltende Magnetfluß des Permanentmagneten kurzzeitig kompensiert werden. Es ist bekannt, hierzu eine entgegengesetzt zur Magnetspule gewickelte Hilfsspule zu verwenden. Diese Hilfsspule kann genauso dimensioniert werden, daß sie den Magnetfluß des Permanentmagneten kompensiert. Nachteilig ist jedoch die zusätzliche Platzbeanspruchung und der zusätzliche Aufwand für die Bestromung der Hilfsspule.
  • Weiter ist es bekannt, zum Abschalten des Impulsmagneten die Magnetspule kurzzeitig mit entgegengesetzter Polung zu bestromen. Nachteilig ist hierbei der Aufwand für das Umschalten mit Hilfe von Relais oder dergleichen. Weiter besteht die Gefahr, daß die mit umgepolter Spannung bestromte Magnetspule den abgefallenen Anker erneut in seine Endlage bewegt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Steuerung eines Impulsmagneten zu schaffen, die beim Einschalten des Impulsmagneten automatisch eine impulsförmige Bestromung der Magnetspule und beim Abschalten des Impulsmagneten automatisch eine impulsförmige Bestromung mit entgegengesetzter Polung erzeugt.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Einschalten des Impulsmagneten die Betriebsspannung an zwei parallelen Serienschaltungen von jeweils zwei steuerbaren elektronischen Schalterelementen anliegt, daß die Magnetspule die Verbindungspunkte der in Serie geschalteten Schalterelemente der zwei Serienschaltungen verbindet, daß ein Speicherkondensator parallel zur zweiten Serienschaltung . geschaltet und durch einen Gleichrichter von der ersten Serienschaltung getrennt ist, daß ein Zeitglied vorgesehen ist, welches beim Anlegen der Betriebsspannung das in Stromflußrichtung vor der Magnetspule liegende Schalterelement der zweiten Serienschaltung für eine vorgegebene Zeitspanne sperrt und nach dieser Zeitspanne öffnet, sowie das hinter der Magnetspule liegende Schalterelement der zweiten Serienschaltung für diese vorgegebene Zeitspanne öffnet und nach dieser Zeitspanne sperrt, und daß ein Steuerteil vorgesehen ist, welcher beim Anliegen der Betriebsspannung das in Stromflußrichtung vor der Magnetspule liegende Schalterelement der ersten Serienschaltung geöffnet und das hinter der Magnetspule liegende Schalterelement der ersten Serienschaltung gesperrt hält, sowie bei nicht anliegender Betriebsspannung durch die Spannung des Speicherkondensators das hinter der Magnetspule liegende Schalterelement der ersten Serienschaltung geöffnet hält.
  • Vorteilhafte Auführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Schaltung gewährleistet eine automatische impulsförmige Bestromung der Magnetspule für das Anziehen des Ankers in die Hubendlage und eine automatische impulsförmige entgegengesetzte Bestromung für das Abfallen des Ankers aus seiner Endlage. Diese Bestromung wird zwangsläufig beim Einschalten bzw. Ausschalten des Impulsmagneten ausgelöst. Die Impulsdauer der Bestromung kann für das Einschalten durch das Zeitglied und für das Ausschalten durch die Zeitkonstante der Entladung des Speicherkondensators in optimaler Weise genau bestimmt werden.
  • Die Magnetspule benötigt nur zwei Anschlußleitungen, was sich für die Konstruktion und Montage günstig auswirkt.
  • Die Erzeugung des Stromimpulses für das Abfallen des Ankers wird durch die Entladung des Speicherkondensators bewirkt. Diese Bestromung und damit die Rückkehr des Ankers in seine Ausgangsstellung erfolgen daher auch bei einem Stromausfall, was nicht nur erwünscht sondern aus Sicherheitsgründen häufig auch notwendig ist.
  • Die erfindungsgemäße Schaltung ist aus wenigen elektronischen Bauelementen aufgebaut, so daß ihre Herstellung einfach und preisgünstig ist. Die wenigen erforderlichen Bauelemente ermöglichen zudem eine platzsparende Anordnung der Schaltung im Gehäuse des Impulsmagneten.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:
    • Fig. 1 schematisch einen Impulsmagneten bei welchem die erfindungsgemäße Schaltung verwendbar ist,
    • Fig. 2 eine teilweise schematische Darstellung einer Schaltung gemäß der Erfindung und
    • Fig. 3 das Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung.
  • Der in Figur 1 dargestellte Impulsmagnet ist ein Hubmagnet mit hohlzylindrischem Magnetkörper 35 und einem koaxial in diesem verschiebbaren Anker 34. Der Magnetkörper 35 führt den magnetischen Fluß einer Magnetspule 31 und ebenso den magnetischen Fluß eines Permanentmagneten 36. Die Stärke des Permanentmagneten 36 und die Gestaltung des Magnetkörpers 35 und insbesondere von dessen Luftspalt 37 und dessen Ankergegenstück 38 sind so gewählt, daß der Anker 34 in seiner in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage durch den Permanentmagneten 36 nicht bewegt wird, in seiner gestrichelt gezeichneten Hubendlage jedoch durch den Permanentmagneten 36 gehalten wird.
  • Eine Bestromung der Magnetspule 31 in einer Polung erzeugt einen magnetischen Fluß, der den Magnetfluß des Permanentmagneten 36 verstärkt, so daß der Anker 34 aus seiner Ausgangslage in seine Hubendlage bewegt wird. Eine Bestromung der Magnetspule 31 mit entgegengesetzter Polung erzeugt einen magnetischen Fluß, der dem Magnetfluß des Permanentmagneten 36 entgegengerichtet ist und diesen schwächt, so daß der Anker 34 aus seiner Hubendlage wieder in die in Figur 1 ausgezogen dargestellte Ausgangslage zurückkehren kann.
  • In Fig. 2 ist eine Schaltung zur Steuerung des in Fig. 1 dargestellten Impulsmagneten schematisch gezeigt.
  • v Die Schaltung wird von einer Betriebsspannung von z.B. + 24 Volt gespeist, die beim Einschalten des Impulsmagneten, wie durch den Schalter 1 schematisch angedeutet ist, an die Schaltung angelegt wird. Die Betriebsspannung liegt an zwei parallel geschalteten Serienschaltungen an, die jeweils aus zwei elektronischen Schalterelementen bestehen. Die erste Serienschaltung besteht aus einer in Stromflußrichtung gepolten Diode 19 und einem Schalttransistor 29. Die zweite Serienschaltung besteht aus zwei Schalttransistoren 26 und 27.
  • Die Magnetspule 31 ist zwischen den Verbindungspunkt der Diode 19 und des Transistors 29 und den Verbindungspunkt der Transistoren 26 und 27 geschaltet.
  • Parallel zu der zweiten Serienschaltung der Transistoren 26 und 27 ist ein Speicherkondensator 25 mit hoher Kapazität geschaltet. Weiter ist ein Zeitglied 32 und ein Steuerteil 33 vorgesehen. Das Zeitglied 32 steuert die Transistoren 26 und 27 und der Steuerteil 33 steuert den Transistor 29 in später beschriebener Weise an.
  • Während die Betriebsspannung an der Diode 19 unmittelbar anliegt, erfolgt die Zuführung der Betriebsspannung zu der zweiten Serienschaltung der Transistoren 26 und 27, zu dem Speicherkondensator 25, zu dem Zeitglied 32 und zu dem Steuerteil 33 über eine Gleichrichter-Diode 16.
  • Die Funktionsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltung ist folgende:
    • Wird der Impulsmagnet eingeschaltet, so wird, wie in Fig. 2 durch den Schalter 1 schematisch dargestellt ist, die Betriebsspannung von + 24 Volt angelegt. Die Betriebsspannung lädt den Speicherkondensator 25 auf. Bei Anliegen der Betriebsspannung am Steuerteil 33 sperrt dieser den Transistor 29. Das Zeitglied 32 sperrt bei Anlegen der Betriebsspannung zunächst den Transistor 26 und schaltet den Transistor 27 durch.
  • In diesem Zustand fließt daher ein Strom über die Diode 19, die Magnetspule 31 und den Transistor 27. Die Magnetspule 31 wird dabei in der Richtung bestromt, in welcher sie das Magnetfeld des Permanentmagneten 36 unterstützt und den Anker 34 aus seiner Ausgangslage seine Hubendlage bewegt.
  • Eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Anlegen der Betriebsspannung schaltet das Zeitglied 32 in der Weise um, daß nun der Transistor 27 gesperrt und der Transistor 26 durchgeschaltet wird. Da nun die Transistoren 27 und 29 gesperrt sind, fließt kein Strom durch die Magnetspule 31 und der Anker 34 wird durch den Permanentmagneten 36 allein in seiner Endlage gehalten. Der Stromverbrauch der Schaltung ist in diesem Zustand vernachlässigbar klein.
  • Wird der Impulsmagnet wieder abgeschaltet, so wird die Betriebsspannung von + 24 Volt weggenommen, d.h. in der schematischen Darstellung der Schalter 1 geöffnet. Der Steuerteil 33 schaltet bei Wegnahme der Betriebsspannung den Transistor 29 durch. Die Ladung des Speicherkondensators 25 hält die Betriebsspannung am Zeitglied 32 zunächst noch aufrecht, so daß der Transistor 26 durchgeschaltet und der Transistor 27 geschlossen bleibt.
  • Der Kondensator 25 kann sich nun über den Transistor 26, die Magnetspule 31 und den Transistor 29 entladen. Eine Entladung des Speicherkondensators 25 über die Diode 19 wird durch den Gleichrichter 16 verhindert.
  • Die Magnetspule 31 wird daher mit entgegengesetzter Polung bestromt, so daß sie einen dem magnetischen Fluß des Permanentmagneten 36 entgegengerichteten magnetischen Fluß erzeugt, der zu einem Abfallen des Ankers 34 in seine Ausgangsstellung führt. Die Dauer dieser Bestromung der Magnetspule 31 ergibt sich aus der Kapazität des Speicherkondensators 25 und dem Widerstand der Transistoren 26 und 29 sowie der Magnetspule 31.
  • Fig. 3 zeigt ein spezielles Beispiel der in Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsform der Erfindung, wobei insbesondere auch Einzelheiten des Zeitgliedes 32 und des Steuerteils 33 angegeben sind.
  • Das in Fig. 2 schematisch mit 32 angegebene Zeitglied besteht im wesentlichen aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes 12 und eines Kondensators 24,aus einem als Komparator arbeitenden Opertationsverstärker 30 mit Rückkopplungswiderstand 14 und Rückkopplungskondensator 23,sowie den Eingangswiderständen 10 und 13,sowie aus einem durch die Widerstände 9 und 11 gebildeten Spannungsteiler.
  • Der Ausgang des Operationsverstärkers 30 liegt einerseits über einen aus den Widerständen 2 und 8 gebildeten Spannungsteiler an der Basis des Transistors 26 und steuert andererseits über die Diode 20 und eine Zener-Diode 15 die Basis des Transistors 27 an, die an einem durch die Widerstände 6 und 3 gebildeten Spannungsteiler liegt.
  • Der in Fig. 2 schematisch mit 33 bezeichnete Steuerteil besteht im wesentlichen aus einem Transistor 28, dessen Basis an einem über eine Gleichrichter-Diode 17 von der Betriebsspannung gespeisten Spannungsteiler aus den Widerständen 4 und 5 liegt. Der Transistor 28 steuert die Basis des Transistors 29 an, die über einen Widerstand 7 mit dem positiven Pol des Speicherkondensators 25 verbunden ist.
  • Kondensatoren 21 und 22 dienen zusätzlich zur Glättung der an den Schalttransistoren 26, 27 und 29 anliegenden Steuerspannungen für den Fall, daß als Betriebsspannung eine gleichgerichtete Wechselspannung mit einer Restwelligkeit verwendet wird.
  • Die Betriebsweise der Schaltung der Fig. 3 ist folgende:
    • Wird die Betriebsspannung von + 24 Volt über den Schalter 1 angelegt, so überwiegt zunächst die am positiven Eingang des Operationsverstärkers 30 anliegende, durch den Spannungsteiler 9, 11 vorgegebene Spannung die an dessen negativem Eingang anliegende Ladespannung des Kondensators 24.
  • Der Ausgang des Operationsverstärkers 30 liegt daher auf positivem Potential. Dieses positive Potential liegt ebenfalls an der Basis des Transistors 26 an und sperrt diesen.
  • Weiter sperrt das positive Potential am Ausgang des Operationsverstärkers 30 die Diode 20, so daß die an der Zener-Diode 15 anliegende Spannung über deren Durchbruch-Spannung ansteigt, ein Strom über den Spannungsteiler 6, 3 fließt und der Transistor 27 durchgesteuert wird.
  • Der Transistor 28 ist bei Anliegen der Betriebsspannung am Spannungsteiler 4, 5 leitend, so daß die Basis des.von ihm angesteuerten Transistors 29 im wesentlichen auf O-Potential liegt und der Transistor 29 gesperrt ist.
  • Es fließt somit ein Strom über die Diode 19, die Magnetspule 31 und den Transistor 27.
  • Der Speicherkondensator 25 mit großer Kapazität lädt sich beim Anlegen der Betriebsspannung auf diese Betriebsspannung von 24 Volt auf.
  • Der Kondensator 24 lädt sich beim Anlegen der Betriebsspannung über den Widerstand 12 auf, wobei sich die Zeitkonstante dieses Aufladens aus der Größe des Widerstandes 12 und der Kapazität des Kondensators 24 ergibt. Sobald nach einer durch diese Zeitkonstante bestimmten Zeitspanne die Spannung des Kondensators 24 den durch den Spannungsteiler 9, 11 vorgegebenen Wert erreicht hat, geht das Ausgangspotential des Operationsverstärkers 30 auf O Volt.
  • Dadurch sinkt das durch den Spannungsteiler 2, 8 bestimmte Potential an der Basis des Transistors 26 ab und dieser Transistor 26 wird durchgesteuert.
  • Die an der Zener-Diode 15 anliegende Spannung geht über die Diode 20 ebenfalls auf 0 zurück, so daß die Zener-Diode 15 sperrt. Das Potential an der Basis des Transistors und 27 fällt somit ebenfalls auf O Volt der Transistor 27 sperrt.
  • Dieser Zustand, in dem die Transistoren 27 und 29 gesperrt sind und durch die Magnetspule 31 somit kein Strom fließen kann, bleibt aufrecht erhalten, solange die Betriebsspannung von 24 Volt an der Schaltung anliegt.
  • Wird der Impulsmagnet abgeschaltet, d.h. der Schalter 1 geöffnet, so liegt an dem Spannungsteiler 4, 5 keine Spannung mehr an, die Basis des Transistors 28 liegt somit auf O Volt und der Transistor 28 sperrt.Da die Ladung des Kondensators 25 die Betriebsspannung hinter der Gleichrichter-Diode 16 zunächst noch aufrecht erhält, liegt diese Spannung über den Widerstand 7 an der Basis des Transistors 29, so daß dieser nun leitend wird.
  • Der Zustand der Transistoren 26 und 27 sowie ihrer Ansteuerung durch den Operationsverstärker 30 bleibt zunächst auf Grund der Ladespannung des Speicherkondensators 25 ebenfalls aufrecht erhalten. Der Transistor 26 leitet somit, während der Transistor 27 sperrt. Der Speicherkondensator 25 entlädt sich daher über den Transistor 26, die Magnetspule 31, eine Gleichrichter-Diode 18 und den Transistor 29. Die Magnetspule 31 wird somit in entgegengesetzter Polung bestromt und erzeugt einen Magnetfluß, der den Magnetfluß des Permanentmagneten 36 kompensiert.
  • Sobald die Ladespannung des Speicherkondensators 25 unter die Mindestbetriebsspannung der Transistoren abgesunken ist, wird die Bestromung der Magnetspule 31 abgebrochen. Die restliche Entladung des Speicherkondensators 25 erfolgt über die Widerstände z.B. des Spannungsteilers 9, 11 und dgl., so daß die gesamte Schaltung wieder einen definierten Zustand für den nächsten Einschaltvorgang aufweist.
  • Die Dauer des Stromimpulses für den Anzug des Ankers 34 in seine Hubendlage wird somit durch die Zeitkonstante des Widerstandes 12 und des Kondensators 24 sowie durch das Spannungsteilerverhältnis der Widerstände 9 und 11 festgelegt. Die Dauer des Stromimpulses für das Abfallen des Ankers aus seiner Hubendlage wird.im wesentlichen durch die Kapazität des Speicherkondensators 25 und den Widerstand der Magnetspule 31 sowie den Durchlaßwiderstand der Transistoren 26 und 29 sowie der Diode 18 festgelegt. Die Dauer dieser Stromimpulse kann daher in äußerst einfacher und genauer Weise den Eigenschaften des Impulsmagneten angepaßt werden.

Claims (5)

1. Schaltung zur Steuerung eines Impulsmagneten, die eine Magnetspule des Impulsmagneten für die Hubbewegung des Ankers mit einer Polung bestromt und beim Abschalten des Impulsmagneten die Magnetspule zur Überwindung des Feldes eines den Anker in der Hubendlage haltenden Permanentmagneten mit entgegengesetzter Polung bestromt,
dadurch gekennzeichnet,
-daß beim Einschalten des Impulsmagneten die Betriebsspannung (24 Volt) an zwei parallelen Serienschaltungen von jeweils zwei steuerbaren elektronischen Schalterelementen (19,29 bzw. 26,27) anliegt,
-daß die Magnetspule (31) die Verbindungspunkte der in Serie geschalteten Schalterelemente (19,29 bzw..26,27) der zwei Serienschaltungen verbindet,
-daß ein Speicherkondensator (25) parallel zur zweiten Serienschaltung (26,27) geschaltet und durch einen Gleichrichter (16) von der ersten Serienschaltung (19, 29) getrennt ist,
-daß ein Zeitglied (32) vorgesehen ist, welches beim Anlegen der Betriebsspannung das in Stromflußrichtung vor der Magnetspule (31) liegende Schalterelement (26) der zweiten Serienschaltung für eine vorgegebene Zeitspanne sperrt und nach dieser Zeitspanne öffnet, sowie das hinter der Magnetspule (31) liegende Schalterelement (27) der zweiten Serienschaltung für diese vorgegebene Zeitspanne öffnet und nach dieser Zeitspanne sperrt, und
-daß ein Steuerteil (33) vorgesehen ist, welcher beim Anliegen der Betriebsspannung das in Stromflußrichtung vor der Magnetspule (31) liegende Schalterelement (19) der ersten Serienschaltung geöffnet und das hinter der Magnetspule (31) liegende Schalterelement (29) der ersten Serienschaltung gesperrt hält, sowie bei nicht anliegender Betriebsspannung durch die Spannung des Speicherkondensators (25) das hinter der Magnetspule (31) liegende Schalterelement (29) der ersten Serienschaltung geöffnet hält.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vor der Magnetspule (31) liegende Schalterelement (19) der ersten Serienschaltung eine für die Betriebsspannung in Durchlaßrichtung gepolte Diode ist und das hinter der Magnetspule (31) liegende Schalterelement (29) der ersten Serienschaltung sowie die Schalterelemente (26,27) der zweiten Serienschaltung Schalttransistoren sind.
3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (32) ein über einen Widerstand (12) durch die Betriebsspannung aufladbarerKondensator (24) ist, der bei Erreichen einer vorgegebenen Spannung die Schalttransistoren (26,27) der zweiten Serienschaltung umschaltet. 0
4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (32) einen Operationsverstärker (30) aufweist, der die Spannung des Kondensators (24) mit der vorgegebenen Spannung vergleicht und dessen Ausgangspotential die Schalttransistoren (26,27) der zweiten Serienschaltung ansteuert.
5. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil (33) einen Transistor (28) aufweist, der durch die anliegende Betriebsspannung leitend gehalten wird und den Schalttransistor (29) der ersten Serienschaltung sperrt und der bei fehlender Betriebsspannung nicht leitet und diesen Schalttransistor (29) aufsteuert.
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