EP1276120B1 - Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten - Google Patents

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EP1276120B1
EP1276120B1 EP20020014583 EP02014583A EP1276120B1 EP 1276120 B1 EP1276120 B1 EP 1276120B1 EP 20020014583 EP20020014583 EP 20020014583 EP 02014583 A EP02014583 A EP 02014583A EP 1276120 B1 EP1276120 B1 EP 1276120B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clock generator
voltage
resistor
switch
clock
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20020014583
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1276120A3 (de
EP1276120A2 (de
Inventor
Hermann Hoepken
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.)
KA Schmersal GmbH and Co KG
Original Assignee
KA Schmersal GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by KA Schmersal GmbH and Co KG filed Critical KA Schmersal GmbH and Co KG
Publication of EP1276120A2 publication Critical patent/EP1276120A2/de
Publication of EP1276120A3 publication Critical patent/EP1276120A3/de
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Publication of EP1276120B1 publication Critical patent/EP1276120B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • 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
    • H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T70/00—Locks
    • Y10T70/60—Systems

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling an electromagnet according to the preamble of claim 1.
  • electromagnets In safety circuits for locking and unlocking of doors, flaps or the like electromagnets are used which have an actuatable according to the control of a solenoid armature, which locks or unlocks a door due to its position. It must be ensured that the armature moves correctly during a tightening section, and that a magnetic force exerted by the solenoid for holding the armature in position during a holding section at the lowest possible applied operating voltage is not reduced so far that the armature due to external disturbances, especially vibrations, drops.
  • a predetermined voltage loading of the solenoid does not account for control of the current flowing through the solenoid with respect to energy loss or the operating temperature of the solenoid, so that it is advantageous to interrupt the application of voltage when the solenoid heats up and / or certain current values are reached to prevent energy loss through heat generation of the solenoid.
  • the object of the invention is to provide a device for driving an electromagnet according to the preamble of claim 1, which uses simple components and has a simpler structure.
  • Fig. 1 shows a simplified and schematic representation of a circuit diagram of an embodiment of a circuit for driving an electromagnet.
  • FIG. 12 shows an example of a detailed circuit diagram of the embodiment of FIG Fig. 1 ,
  • Fig. 3 shows an example of a detailed circuit diagram of another embodiment of Fig. 1 .
  • the circuit after Fig. 1 has an electromagnet with a solenoid 1, which can be acted upon by a DC voltage of a voltage source 2 and serves to actuate an associated spring-loaded armature 3.
  • a timer 4 connected to the power source 2 is coupled to a switch 5 serially connected to the solenoid 1, whereby the switch 5 is closed and opened in accordance with the clock of the timer 4. When the switch 5 is closed, the DC voltage of the voltage source 2 is applied to the solenoid 1.
  • a first ohmic resistor 6 Connected in series with the switch 5 is a first ohmic resistor 6, which is coupled to ground, via which a voltage drop occurs when the switch 5 is closed and the DC voltage is applied to the solenoid 1.
  • a device comprising a current detection switch 7 is provided.
  • the current detection switch 7 is coupled in parallel to the first resistor 6 and serially to the switch 5 and temporarily turns off the power source 2 of the solenoid 1 by opening the switch 5 as long as a predetermined current flowing through the solenoid 1 is detected by the current detection switch 7. If the detected current drops again, the current detection switch 7 stops its influence on the switch 5 and this is again actuated by the clock 4.
  • the current flowing through the solenoid 1 is thus limited by the switching of the current detection switch 7, wherein the current flowing through the first ohmic resistor 6 current is detected by the current detection switch 7.
  • the size of the first resistor 6 in conjunction with the current detection switch 7 is selected so that that through the solenoid 1, a current can flow, which is sufficient to hold the armature 3 in its position - it then flows then a holding current.
  • the clock overlaps at least partially with that of the clock 4 and is lower than this, another, second resistor 9 is parallel to the first resistor 6 in the circuit via a switch 10 switchable, wherein the second resistor 9 at Mass is coupled.
  • the size of the second resistor 9 is chosen so that there is a smaller total resistance.
  • the size of the first resistor 6 is greater than that of the second resistor 9.
  • a freewheeling circuit for the solenoid 1 which comprises a parallel to the solenoid 1 coupled freewheeling diode 11.
  • the current through the solenoid 1 is maintained with the switch 5 open over a certain time by the inductance of the solenoid 1 time and short-circuited by the freewheeling diode 11.
  • the freewheeling circuit may optionally comprise a series connection of further diodes and / or transistors.
  • Fig. 2 is the voltage source 2 designed as a DC voltage control device for a via the terminals 12, 13 coupled operating AC voltage.
  • a rectifier 14 is provided, are coupled to the two mutually connected Zener diodes 15, 16 and a capacitor 17 in parallel.
  • the capacitor 17 is connected in series with ground.
  • the DC voltage control device further comprises a coupled to the capacitor 17 diode 18, which follows a field effect transistor 19.
  • the field effect transistor 19 is connected via two resistors 20, 21 connected in series, connected in series with the capacitor 17, a limiter diode 22 coupled to ground being provided between the two resistors 20, 21 and the field effect transistor 19. When closed, the field effect transistor 19 switches a resistor 23 and a capacitor coupled to ground 24 as a filter in the circuit of the DC voltage control device.
  • the clock 4 for clocked closing of the switch 5 formed in this embodiment as a field effect transistor comprises a clock NAND gate 25, from which an input to the voltage source 2 is coupled to the power supply and further supplied with a high level.
  • the output of clock NAND gate 25 is fed back to the other input of clock NAND gate 25 through a combination of one ohmic clock resistor 26, one clock diode 27 and one clock capacitor 28.
  • the output of the clock generator 4 is also connected to a SET input of a flip-flop 31 comprising two NAND gates 29, 30 which, due to the signal of the clock generator 4 applied to the SET input, opens or switches the switch 5 clocked by means of the signal at the Q output closes.
  • the current detection switch 7 is designed as a transistor whose base-emitter path detects the voltage on the circuit.
  • the emitter of the transistor is connected to ground, and the collector is coupled both via a high-potential ohmic resistor 32 and to a RESET input of the flipflop 31.
  • the parallel to the resistor 6 and connected in series with the solenoid 1 transistor becomes conductive when the voltage across the resistor 6 exceeds the voltage between the base and emitter of the transistor. Then the signal applied to the RESET input of the flip-flop 31 changes, since the current flowing through the resistor 32 flows through the current detection switch 7 to ground.
  • the flip-flop 31 then opens the switch 5, and the application of the DC voltage to the solenoid 1 is temporarily interrupted.
  • the clocked connection of the resistor 9 takes place in the clock of the other clock 8, which comprises a clock NAND gate 33.
  • the output of the clock NAND gate 33 is fed back to an input of the clock NAND gate 33 via a combination of two parallel ohmic clock resistors 34, 35, a clock diode 36, and a clock capacitor 37, one input Another input of the clock NAND gate 33 can be beaufschiagbar with a positive voltage.
  • the circuit combination of the clock resistors 34, 35, the clock diode 36 and the clock capacitor 37, a constant, clocked timing is achieved, the clock of the clock 8 is lower than the clock of the clock 4.
  • the clock capacitor 37 is discharged more slowly than charged, for example, when the size of the resistor 35 is ten times the size of the resistor 34, wherein the value of the resistor 34, for example, 1M ⁇ and the value of the resistor 35, for example, 10M ⁇ .
  • the clock 8 configured as a transistor switch 10 is switched, the resistor 9 in the cycle of the second clock 8 in the circuit parallel to the first resistor 6 and coupled to ground.
  • the other clock 8 is set via the clock NAND gate 33 at the beginning of a control of the electromagnet for attracting the armature 3 about a corresponding control in motion, while after tightening the armature 3 only the clock 4 is in action.
  • the another clock 8 also be switched on permanently, so that alternating tightening and holding sections.
  • a peak filter resistor 38 and a peak filter capacitor 39 are provided for filtering voltage spikes.
  • a filter 40 is provided which may comprise an inductance and / or a ferrite core.
  • the current detection switch 7 may also be formed as an inverting comparator whose output is coupled to the RESET input of the flip-flop 31.
  • a first of the two inputs of the comparator is serially coupled to the resistor 6 and detects the voltage on the circuit.
  • the other, second input of the comparator is supplied with a comparison voltage whose value is set by a voltage divider 41, which is connected between a rectified AC operating voltage supply terminal 42 and the second input of the comparator.
  • the voltage divider 41 comprises three series-connected ohmic resistors 43, 44, 45, of which the resistor 45 is coupled to ground.
  • the second input of the comparator is connected to a node which is between the resistor 44 and the resistor 45.
  • a node located between resistor 43 and resistor 44 is connected to ground via a forward biased diode 46.
  • the comparator supplies a high level to the RESET input of the flip-flop 31. If the detected voltage is greater, the comparator supplies a low level to the RESET input. Input of the flip-flop 31, and the switch 5 is opened by the flip-flop 31. If the detected voltage falls below the predetermined reference voltage value, the comparator supplies a high level to the RESET input of the flip-flop 31 and the switch 5 is opened and closed again in time with the clock 4.
  • a voltage divider 47 connected between the rectifier 14 and the clock NAND gate 25 may be provided.
  • This comprises two serially connected resistive voltage dividing resistors 48, 49, of which the voltage dividing resistor 49 is grounded, and a capacitor 50 connected in parallel with the voltage dividing resistor 49.
  • the voltage application of one input of the one clock NAND gate 25 to The clocking of the clock generator 4 is carried out via the voltage divider 47, wherein the clocking must be carried out in compliance with a predetermined condition, when the AC operating voltage is above 80% of its rated voltage and is interrupted when the AC operating voltage drops below 20% of its rated voltage.
  • the voltage dividing resistor 48 is adapted to the voltage applied to the terminals 12, 13 AC operating voltage in conjunction with the voltage dividing resistor 49 just so that at a certain percentage of operating AC voltage is greater than 20% and less than 80% of the AC operating voltage, the upper trigger threshold of the coupled to the voltage dividing resistor 48 clock NAND gate 25 is exceeded and the timing starts, so that the timing is performed at the latest at 80% of the rated voltage.
  • the clock NAND gate 25 Since the clock NAND gate 25 has a "hysteresis" due to Schmitt triggers on the inputs, the clock is maintained even if the voltage drops below the value of the upper trigger threshold and only interrupted when the lower threshold of the Schmitt trigger falls below the input.
  • a voltage value is defined, from which the clocking is performed, while it is further ensured that the clocking is interrupted at a drop below 20% of the rated voltage.
  • the capacitor 50 which is connected in parallel with the voltage-dividing resistor 49, bridges the zero crossing during AC operation.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • In Sicherheitsschaltungen zur Ver- und Entriegelung von Türen, Klappen oder dergleichen werden Elektromagneten verwendet, die einen gemäß der Ansteuerung eines Solenoids betätigbaren Anker aufweisen, der aufgrund seiner Position eine Tür ver- bzw. entriegelt. Dabei muß gewährleistet sein, daß sich der Anker während eines Anzugsabschnitts korrekt bewegt, und daß sich eine vom Solenoid ausgeübte Magnetkraft zum Halten des Ankers in seiner Position während eines Halteabschnitts bei einer möglichst niedrigen angelegten Betriebsspannung nicht soweit reduziert, daß der Anker durch äußere Störungen, insbesondere Erschütterungen, abfällt.
  • Eine vorbestimmte Spannungsbeaufschlagung des Solenoids trägt einer Kontrolle des durch das Solenoid fließenden Stroms in Hinblick auf einen Energieverlust oder der Betriebstemperatur des Solenoids allerdings keine Rechnung, so daß es vorteilhaft ist, die Spannungsbeaufschlagung bei einer Erwärmung des Solenoids und/oder bei Erreichen bestimmter Stromwerte zu unterbrechen, um einen Energieverlust durch eine Wärmeerzeugung des Solenoids zu verhindern.
  • Aus DE 196 47 215 A ist eine Vorrichtung zur Austeuerung eines Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.
  • Aus DE 43 41 797 A1 ist es bekannt, einen durch einen elektromagnetischen Verbraucher, z.B. in Form eines Solenoids, fließenden Strom durch eine Stromregelung auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen, der in einem Anzugsabschnitt höher ist als in einem Halteabschnitt. Dazu wird ein Schalter verwendet, mit dem das Solenoid von der an ihn angelegten Spannung temporär getrennt werden kann, wenn der jeweilige Stromwert erreicht wird. Der Schalter wird wieder geschlossen, wenn ein jeweiliger niedrigerer Stromwert erreicht wird. Die Vorrichtung verwendet zur Bestimmung des durch den Solenoid fließenden Stroms eine Meßvorrichtung, die mit einer Stromauswertung gekoppelt ist. Der von der Stromauswertung gemessene Strom wird von einem Stromregler mit einem Höchststrom verglichen, wobei der Stromregler ein Ansteuersignal erzeugt, mit dem eine Endstufe beaufschlagt wird, die ihrerseits den Schalter ansteuert. Dies ist aufgrund der Verwendung zahlreicher unterschiedlicher Bauteile aufwendig und weist insbesondere mit der Stromauswertung und der Endstufe mehrkomponentige Bauteile auf.
  • Aus DE 195 22 582 C2 ist es bekannt, zur Ansteuerung eines Elektromagneten, der einen Anker betätigt, an ein Solenoid eine Spannung in einer vorbestimmten Periodizität anzulegen. Eine Periode weist Zeitabschnitte unterschiedlicher Länge auf. Es kann zwischen Anzugs- und längeren Halteabschnitten unterschieden werden, wobei die Anzugsabschnitte im wesentlichen einen langen Impuls und die Halteabschnitte mehrere kürzere Impulse zur Spannungsbeaufschlagung des Solenoids aufweisen. Die Anzugsabschnitte dienen einem Anziehen des Solenoids, wobei am Ende eines Anzugsabschnitts - aufgrund der größeren Impulslänge gegenüber den Impulslängen während der Halteabschnitte - ein größerer Strom als am Ende eines Impulses der Halteabschnitte durch das Solenoid fließt. Die Halteabschnitte dienen einer Aufrechterhaltung eines kleineren, durch das Solenoid fließenden Stroms, der ausreicht, den Anker in seiner Position zu halten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Elektromagneten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfache Bauteile verwendet und einfacher aufgebaut ist.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Dadurch kann ein sehr einfacher Aufbau mit einfachen Bauteilen erreicht werden.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt eine vereinfachte und schematische Darstellung eines Schaltbilds einer Ausführungsform einer Schaltung zur Ansteuerung eines Elektromagneten.
  • Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines detaillierten Schaltbilds der Ausführungsform von Fig. 1.
  • Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines detaillierten Schaltbilds einer weiteren Ausführungsform von Fig. 1.
  • Die Schaltung nach Fig. 1 weist einen Elektromagneten mit einem Solenoid 1 auf, das mit einer Gleichspannung einer Spannungsquelle 2 beaufschlagbar ist und zum Betätigen eines zugehörigen federbeaufschlagten Ankers 3 dient. Ein mit der Spannungsquelle 2 verbundener Taktgeber 4 ist mit einem seriell mit dem Solenoid 1 geschalteten Schalter 5 gekoppelt, wodurch der Schalter 5 entsprechend dem Takt des Taktgebers 4 geschlossen und geöffnet wird. Im geschlossenen Zustand des Schalters 5 liegt an dem Solenoid 1 die Gleichspannung der Spannungsquelle 2 an.
  • Seriell mit dem Schalter 5 ist ein erster ohmscher Widerstand 6, der an Masse gekoppelt ist, verbunden, über den ein Spannungsabfall erfolgt, wenn der Schalter 5 geschlossen und die Gleichspannung an dem Solenoid 1 angelegt ist.
  • Zum temporären Unterbrechen der Spannungsbeaufschlagung des Solenoids 1 ist eine einen Stromnachweisschalter 7 umfassende Einrichtung vorgesehen. Der Stromnachweisschalter 7 ist parallel zum ersten Widerstand 6 und seriell zum Schalter 5 gekoppelt und schaltet die Spannungsquelle 2 des Solenoids 1 durch Öffnen des Schalters 5 temporär ab, solange ein vorbestimmter, durch das Solenoid 1 fließender Strom durch den Stromnachweisschalter 7 nachgewiesen wird. Fällt der nachgewiesene Strom wieder ab, beendet der Stromnachweisschalter 7 seinen Einfluß auf den Schalter 5 und dieser wird wieder durch den Taktgeber 4 betätigt. Der durch das Solenoid 1 fließende Strom wird somit durch das Schalten des Stromnachweisschalters 7 begrenzt, wobei durch den Stromnachweisschalter 7 der durch den ersten ohmschen Widerstand 6 fließende Strom erfaßt wird. Dabei ist die Größe des ersten Widerstands 6 in Verbindung mit dem Stromnachweisschalter 7 so gewählt, daß durch das Solenoid 1 ein Strom fließen kann, der ausreicht, um den Anker 3 in seiner Stellung zu halten - es fließt dann somit ein Haltestrom.
  • Über einen weiteren Taktgeber 8, dessen Takt zumindest teilweise mit dem des Taktgebers 4 überlappt und niedriger ist als dieser, ist ein weiterer, zweiter ohmscher Widerstand 9 parallel zum ersten Widerstand 6 in den Stromkreis über einen Schalter 10 schaltbar, wobei der zweite Widerstand 9 an Masse gekoppelt wird. Die Größe des zweiten Widerstands 9 ist so gewählt, daß sich ein kleinerer Gesamtwiderstand ergibt. Vorzugsweise ist die Größe des ersten Widerstands 6 größer als die des zweiten Widerstands 9. Wenn der Schalter 4 geschlossen und der zweite Widerstand 9 zugeschaltet ist, kann ein höherer Strom durch das Solenoid 1 fließen, da der Strom verstärkt über den sich ergebenden kleineren Gesamtwiderstand abfließt, ohne daß die Ansprechschwelle des Stromnachweisschalters 7 erreicht wird und dieser schaltet. Auf diese Weise ist es durch das getaktete Zuschalten des zweiten Widerstands 9 bei geschlossenem Schalter 5 möglich, daß ein höherer Strom als der Haltestrom, nämlich ein Anzugsstrom, durch das Solenoid 1 fließen kann. Bei Erreichen der Ansprechschwelle am Stromnachweisschalter 7 wird auch in diesem Fall die Spannungsbeaufschlagung des Solenoids 1 temporär über den Stromnachweisschalter 7 unterbrochen.
  • Vorzugsweise ist ein Freilaufkreis für das Solenoid 1 vorgesehen, der eine parallel zum Solenoid 1 gekoppelte Freilaufdiode 11 umfaßt. Der Strom durch das Solenoid 1 wird bei geöffnetem Schalter 5 über eine durch die Induktivität des Solenoids 1 bestimmte Zeit aufrechterhalten und durch die Freilaufdiode 11 kurzgeschlossen. Dabei kann der Freilaufkreis gegebenenfalls eine Reihenschaltung weiterer Dioden und/oder Transistoren umfassen.
  • Gemäß Fig. 2 ist die Spannungsquelle 2 als Gleichspannungsregelungseinrichtung für eine über die Anschlüsse 12, 13 angekoppelte Betriebswechselspannung ausgestaltet. In der Gleichspannungsregelungseinrichtung ist ein Gleichrichter 14 vorgesehen, an den zwei gegeneinander geschaltete Zenerdioden 15, 16 und ein Kondensator 17 parallel gekoppelt sind. Der Kondensator 17 ist dabei seriell mit Masse verbunden. Die Gleichspannungsregelungseinrichtung umfaßt weiter eine mit dem Kondensator 17 gekoppelte Diode 18, der ein Feldeffekt-Transistor 19 folgt. Der Feldeffekttransistor 19 wird über zwei hintereinander geschaltete, seriell mit dem Kondensator 17 verbundene Widerstände 20, 21 geschaltet, wobei eine an Masse gekoppelte Begrenzerdiode 22 zwischen den beiden Widerständen 20, 21 und dem Feldeffekttransistor 19 vorgesehen ist. Im geschlossenen Zustand schaltet der Feldeffekttransistor 19 einen Widerstand 23 und einen an Masse gekoppelten Kondensator 24 als Filter in den Stromkreis der Gleichspannungsregelungseinrichtung.
  • Der Taktgeber 4 zum getakteten Schließen des in diesem Ausführungsbeispiel als Feldeffekt-Transistor ausgebildeten Schalters 5, umfaßt ein Taktgeber-NAND-Gatter 25, von dem ein Eingang mit der Spannungsquelle 2 zur Stromversorgung gekoppelt und weiter mit einem hohen Pegel beaufschlagt ist. Der Ausgang des Taktgeber-NAND-Gatters 25 wird über eine Schaltungskombination aus einem ohmschen Taktgeber-Widerstand 26, einer Taktgeber-Diode 27 und einem Taktgeber-Kondensator 28 auf den anderen Eingang des Taktgeber-NAND-Gatters 25 zurückgeführt. Durch die Schaltungskombination des Taktgeber-Widerstands 26, der Taktgeber-Diode 27 und des Taktgeber-Kondensators 28 wird ein konstantes, getaktetes Zeitverhalten des Ausgangssignals des Taktgeber-NAND-Gatters 25 erreicht, wobei das Aufladen des Taktgeber-Kondensators 28 langsamer erfolgt als das Entladen.
  • Der Ausgang des Taktgebers 4 ist auch mit einem SET-Eingang eines zwei NAND-Gatter 29, 30 umfassenden Flipflops 31 verbunden, das aufgrund des am SET-Eingang anliegenden Signals des Taktgebers 4 den Schalter 5 mittels des Signals am Q-Ausgang getaktet öffnet bzw. schließt.
  • Der Stromnachweisschalter 7 ist als Transistor ausgebildet, dessen Basis-Emitter-Strecke die Spannung am Stromkreis erfaßt. Der Emitter des Transistors ist mit Masse verbunden, und der Kollektor sowohl über einen ohmschen Widerstand 32 mit hohem Potential als auch mit einem RESET-Eingang des Flipflops 31 gekoppelt. Der parallel zum ohmschen Widerstand 6 und seriell zum Solenoid 1 gekoppelte Transistor wird leitend, wenn die Spannung am Widerstand 6 die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors übersteigt. Dann wechselt das am RESET-Eingang des Flipflops 31 anliegende Signal, da der über den Widerstand 32 fließende Strom über den Stromnachweisschalter 7 nach Masse abfließt. Das Flipflop 31 öffnet dann den Schalter 5, und das Anlegen der Gleichspannung an das Solenoid 1 wird temporär unterbrochen.
  • Fällt die Spannung an dem als Stromnachweisschalter 7 verwendeten Transistor wieder ab, sperrt der Transistor und das Signal am RESET-Eingang des Flipflops 31 wechselt wieder, so daß der Schalter 5 wieder gemäß dem Takt des Taktgebers 4 geschaltet wird.
  • Die getaktete Zuschaltung des Widerstands 9 erfolgt in dem Takt des weiteren Taktgebers 8, der ein Taktgeber-NAND-Gatter 33 umfaßt. Der Ausgang des Taktgeber-NAND-Gatters 33 wird über eine Schaltungskombination aus zwei parallelen ohmschen Taktgeber-Widerständen 34, 35, einer Taktgeber-Diode 36 und einem Taktgeber-Kondensator 37 wieder auf einen Eingang des Taktgeber-NAND-Gatters 33 zurückgeführt, wobei ein weiterer Eingang des Taktgeber-NAND-Gatters 33 mit einer positiven Spannung beaufschiagbar ist. Durch die Schaltungskombination aus den Taktgeber-Widerständen 34, 35, der Taktgeber-Diode 36 und dem Taktgeber-Kondensator 37 wird ein konstantes, getaktetes Zeitverhalten erreicht, wobei der Takt des Taktgebers 8 niedriger als der Takt des Taktgebers 4 ist. Dabei wird der Taktgeber-Kondensator 37 langsamer entladen als aufgeladen, wenn beispielsweise die Größe des Widerstands 35 der zehnfachen Größe des Widerstands 34 entspricht, wobei der Wert des Widerstands 34 beispielsweise 1MΩ und der Wert des Widerstands 35 beispielsweise 10MΩ beträgt. Durch den Taktgeber 8 wird der als Transistor ausgestaltete Schalter 10 geschaltet, der den Widerstand 9 im Takt des zweiten Taktgebers 8 in den Stromkreis parallel zum ersten Widerstand 6 schaltet und an Masse koppelt.
  • Der weitere Taktgeber 8 wird über das Taktgeber-NAND-Gatter 33 zu Beginn einer Ansteuerung des Elektromagneten zum Anziehen des Ankers 3 etwa über eine entsprechende Steuerung in Gang gesetzt, während nach dem Anziehen des Ankers 3 nur noch der Taktgeber 4 in Tätigkeit ist. Jedoch kann der weitere Taktgeber 8 auch permanent zugeschaltet sein, so daß sich Anzugs- und Halteabschnitte abwechseln.
  • Vor dem Stromnachweisschalter 7 sind zur Filterung von Spannungsspitzen ein Spitzenfilterwiderstand 38 und ein Spitzenfilterkondensator 39 vorgesehen.
  • Im Stromkreis zwischen dem Solenoid 1 und der Spannungsquelle 2 ist ein Filter 40 vorgesehen, der eine Induktivität und/oder einen Ferritkern umfassen kann.
  • Wie in der weiteren in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gezeigt, kann der Stromnachweisschalter 7 auch als invertierender Komparator ausgebildet sein, dessen Ausgang mit dem RESET-Eingang des Flipflops 31 gekoppelt ist. Ein erster der beiden Eingänge des Komparators ist seriell mit dem Widerstand 6 gekoppelt und erfaßt die Spannung am Stromkreis. Der andere, zweite Eingang des Komparators wird mit einer Vergleichsspannung beaufschlagt, deren Wert durch einen Spannungsteiler 41, der zwischen einem die gleichgerichtete Betriebswechselspannung liefernden Anschluß 42 und dem zweiten Eingang des Komparators geschaltet ist, eingestellt wird. Der Spannungsteiler 41 umfaßt drei in Reihe geschaltete ohmsche Widerstände 43, 44, 45, von denen der Widerstand 45 an Masse gekoppelt ist. Der zweite Eingang des Komparators ist mit einem Knoten verbunden, der zwischen dem Widerstand 44 und dem Widerstand 45 liegt. Ein zwischen dem Widerstand 43 und dem Widerstand 44 liegender Knoten ist über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 46 mit Masse verbunden.
  • Der Komparator liefert, solange die am ersten Eingang erfaßte Spannung den am zweiten Eingang anliegenden, vorbestimmten Vergleichsspannungswert nicht übersteigt, einen hohen Pegel an den RESET-Eingang des Flipflops 31. Wird die erfaßte Spannung größer, liefert der Komparator einen niedrigen Pegel an den RESET-Eingang des Flipflops 31, und der Schalter 5 wird vom Flipflop 31 geöffnet. Fällt die erfaßte Spannung unter den vorbestimmten Vergleichsspannungswert ab, liefert der Komparator einen hohen Pegel an den RESET-Eingang des Flipflops 31 und der Schalter 5 wird wieder im Takt des Taktgebers 4 geöffnet und geschlossen.
  • Des weiteren kann, wie in Fig. 3 gezeigt, bei den dargestellten Ausführungsformen eine zwischen den Gleichrichter 14 und das Taktgeber-NAND-Gatter 25 geschaltete Spannungsteilungseinrichtung 47 vorgesehen sein. Diese umfaßt zwei in Reihe geschaltete ohmsche Spannungsteilungs-Widerstände 48, 49, von denen der Spannungsteilungs-Widerstand 49 geerdet ist, und einen parallel zum Spannungsteilungs-Widerstand 49 geschalteten Kondensator 50. Die Spannungsbeaufschlagung des einen Eingangs des einen Taktgeber-NAND-Gatters 25 zur Durchführung der Taktung des Taktgebers 4 erfolgt über die Spannungsteilungseinrichtung 47, wobei die Taktung in Erfüllung einer vorgegebenen Bedingung durchgeführt werden muß, wenn die Betriebswechselspannung über 80% ihrer Nennspannung liegt und unterbrochen wird, wenn die Betriebswechselspannung unter 20% ihrer Nennspannung sinkt. Dies trägt einem trotz abgeschalteter Spannungsquelle vorhandenen Reststrom dahingehend Rechnung, daß gewährleistet ist, daß trotz dieses Reststroms für Werte unter 20% der Nennspannung die Taktung und damit ein Anziehen des Solenoids 1 verhindert wird. Dazu ist der Spannungsteilungs-Widerstand 48 an die an den Anschlüssen 12, 13 anliegende Betriebswechselspannung in Verbindung mit dem Spannungsteilungs-Widerstand 49 gerade so angepaßt, daß bei einem bestimmten Prozentsatz der Betriebswechselspannung, der über 20% und unter 80% der Betriebswechselspannung liegt, die obere Triggerschwelle des an den Spannungsteilungs-Widerstand 48 gekoppelten Taktgeber-NAND-Gatters 25 überschritten wird und die Taktung beginnt, so daß die Taktung spätestens bei 80% der Nennspannung durchgeführt wird. Da das Taktgeber-NAND-Gatter 25 eine "Hysterese" infolge von Schmitt-Triggern an den Eingängen aufweist, wird die Taktung auch bei einem Absinken der Spannung unter den Wert der oberen Triggerschwelle aufrechterhalten und erst unterbrochen, wenn der untere Schwellwert des Schmitt-Triggers des Eingangs unterschritten wird. Somit wird mit dem Verhältnis der beiden Widerstandswerte der Spannungsteilungs-Widerstände 48, 49 und der genannten Hysterese ein Spannungswert definiert, ab dem die Taktung durchgeführt wird, wobei weiter gewährleistet ist, daß die Taktung bei einem Absinken unter 20% der Nennspannung unterbrochen wird.
  • Der parallel zum Spannungsteilungs-Widerstand 49 geschaltete Kondensator 50 überbrückt dabei beim Wechselstrombetrieb den Nulldurchgang.

Claims (20)

  1. Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten, insbesondere für eine Sicherheitsschaltung, der einen entsprechend der Ansteuerung eines Solenoids (1) betätigten Anker (3) aufweist, mit einem seriell mit dem Solenoid (1) gekoppelten Schalter (5), über den eine Gleichspannung durch Schließen des Schalters (5) an das Solenoid (1) anlegbar ist, wobei
    eine Einrichtung zum temporären Unterbrechen des Anlegens der Spannung, solange ein vorbestimmter, durch das Solenoid (1) fließender Strom nachgewiesen wird, und
    ein erster Taktgeber (4) zur Ansteuerung des Schalters (5) in einem vorbestimmten ersten Takt sowie
    ein erster und zweiter ohmscher Widerstand (6, 9), die jeweils seriell zum Solenoid (1) und zueinander parallel gekoppelt sind, vorhanden sind,
    wobei die Einrichtung einen seriell mit dem Schalter (5) verbundenen Stromnachweisschalter (7) zum Nachweis des durch das Solenoid (1) fließenden Stroms umfaßt,
    und die Größe des parallel zum Stromnachweisschalter (7) gekoppelten, ersten ohmschen Widerstands (6) in Verbindung mit der Ansprechschwelle des Stromnachweisschalters (7) die Größe des Haltestroms für den Anker (3) bestimmt,
    wobei der zweite ohmsche Widerstand (9) über einen weiteren, zweiten Taktgeber (8) in einem vorbestimmten, zumindest teilweise mit dem ersten Takt überlappenden, zweiten Takt in den Stromkreis zur Erzeugung eines Anzugsstroms für den Anker (3) über einen weiteren Schalter (10) schaltbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Stromnachweisschalter (7) und der erste Taktgeber (4) separat voneinander ausgestaltet sind und
    dass der Schalter (5) mit dem ersten Taktgeber (4) über ein Flipflop (31) gekoppelt ist, über das auch der Stromnachweisschalter (7) mit dem Schalter (5) gekoppelt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand (6) größer als der zweite Widerstand (9) ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Freilaufdiode (11) umfassender Freilaufkreis für das Solenoid (1) vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Takt des ersten Taktgebers (4) höher ist als der des zweiten Taktgebers (8).
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (4) eine obere und eine untere Eingangs-Triggerschwelle zur Aktivierung bzw. Beendigung der Taktung besitzt und mit einem zwischen zwei in Reihe geschalteten ohmschen Spannungsteilungs-Widerständen (48, 49) befindlichen Knoten verbunden ist, von denen ein Spannungsteilungs-Widerstand (48) mit einer Betriebsspannung verbunden und der andere Spannungsteilungs-Widerstand (49) an Masse gekoppelt ist, wobei das Verhältnis der beiden Werte der Spannungsteilungs-Widerstände (48, 49) den Beginn und das Ende der Taktung in Bezug auf die Betriebsspannung und die obere und untere Eingangs-Triggerschwelle bestimmt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung eine gleichgerichtete Wechselspannung und parallel zum anderen Spannungsteilungs-Widerstand (49) ein Kondensator (50) geschaltet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand (6) an Masse gekoppelt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (9) über einen vom zweiten Taktgeber (8) angesteuerten, weiteren Schalter (10) an Masse koppelbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Schalter (10) ein Transistor ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (5) ein Transistor, vorzugsweise ein FeldeffektTransistor, ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromnachweisschalter (7) ein Transistor ist, wobei der nachzuweisende Strom über dessen Basis-Emitter-Spannung erfaßbar ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromnachweisschalter (7) einen Komparator umfaßt.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur temporären Unterbrechung des Anlegens der Spannung eine Öffnung des Schalters (5) durch den Stromnachweisschalter (7) vornehmbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des erstes Taktgebers (4) mit dem SET-Eingang des Flipflops (31) und der Stromnachweisschalter (7) mit dem RESET-Eingang des Flipflops (31) verbunden sind, wobei der Q-Ausgang des Flipflops (31) mit dem Schalter (5) gekoppelt ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Flipflop (31) zwei NAND-Gatter (29, 30) umfasst.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Taktgeber (4) ein Taktgeber-NAND-Gatter (25) umfaßt, dessen Ausgang auf einen der beiden Eingänge über eine Schaltungskombination aus einem Taktgeber-Widerstand (26), einer Taktgeber-Diode (27) und einem Taktgeber-Kondensator (28) zurückgekoppelt ist, wobei der Takt des Ausgangs des Taktgeber-NAND-Gatters (25) mit einer im wesentlichen durch den Taktgeber-Widerstand (26) und den Taktgeber-Kondensator (28) wählbaren Zeitkonstante vorbestimmt ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der andere der beiden Eingänge des Taktgeber-NAND-Gatters (25) auf einem konstant hohen Pegel liegt.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der andere der beiden Eingänge des Taktgeber-NAND-Gatters (25) mit einem zwischen zwei in Reihe geschalteten ohmschen Spannungsteilungs-Widerständen (48, 49) befindlichen Knoten verbunden ist, von denen ein Spannungsteilungs-Widerstand (48) mit einer Betriebsspannung verbunden und der andere Spannungsteilungs-Widerstand (49) an Masse gekoppelt ist, wobei durch das Verhältnis der beiden Werte der Spannungsteilungs-Widerstände (48, 49) der Beginn und das Ende der Taktung in Bezug auf die Betriebsspannung und die obere bzw. untere Triggerschwelle des Taktgeber-NAND-Gatters (25) einstellbar ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung eine gleichgerichtete Wechselspannung und parallel zum anderen Spannungsteilungs-Widerstand (49) ein Kondensator (50) geschaltet ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Taktgeber (8) ein Taktgeber-NAND-Gatter (33) umfaßt, dessen Ausgang auf einen Eingang des Taktgeber-NAND-Gatters (33) über eine Schaltungskombination aus zwei ohmschen Taktgeber-Widerständen (34, 35), einer Taktgeber-Diode (36) und einem Taktgeber-Kondensator (37) zurückgeführt ist.
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