SU1081698A1 - Устройство дл управлени электромагнитным механизмом - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МЕХАНИЗМОМ , содержащее мост, соединенный одной диагональю с выводами дл  подключени  обмотки .электромагнитного механизма , причем два противоположных ллеча моста образованы диодами, включенными в обратном направлении по отношению к источнику питани , а два других - ключевыми транзисторами различного типа проводимости , включенными в пр мом направлении по отношению к источнику питани  и соединенными коллекторами с выводами дл  подключени  обмотки электромагнитного механизма, а эмиттерами - с выводами дл  подключени  источника питани , один - непосредственно, а другрй,- через резистор контрол  тока в обмотке электромагнитного механизма, регенеративный компаратор на операционном усилителе, неинвергирующий вход которого соединен через резистивнЫй делитель с выходом операционного усилител  и через резистивно-емкостной делитель с источником внешнего управлени , транзистор управлени , база которого соединена с выходом операционного усилител , а коллектор - с базой ключевого транзистора, эмиттер которого соединен с. выводом дл  подключени  источника питани  непосредственно, отличающеес  тем, что, с целью сокращени  потребл емой мощности при отказе типа короткого замыкани  перехода коллектор - эмиттер одного из ключевых транзисторов, в него введены два дополнительных резистора и конденсатор, причем первый из дополнительных резисторов включен между эмиттером транзистора управлени  и общим выводом источника питани , второй - между инвертирующим входом операционного усилител , соединенного через конденсатор с общим выводом источника питани , и точкой соединени  резистора контрол  тока в обмотке электромагнитного механизма и эмиттера ключевого транзистора, база указанного транзистора соединена с точкой соединени  эмиттера транзистора управлени  и первого дополнительного резистора, а источник внешнего управлени  подключен к выводам питани  операционного усилител .

Description

Изобретение относитс  к системам автоматического управлени  и регулировани , в частности к устройствам импульсного управлени  электромагнитными механизмами с форсированным включением.

Известно устройство управлени  электромагнитным механизмом (ЭММ), содержащее последовательно включенные между клеммами источника питани  ключевой транзистор , обмотку ЭММ и резистор контрол  величины тока, база ключевого транзистора соединена с выходом операционного усилител  (ОУ), инвертирующий вход ОУ св зан с точкой соединени  резистора контрол  и обмотки ЭММ, к неинвертирующему входу ОУ подключен источник управл ющего напр жени , точка соединени  коллектора ключевого транзистора и обмотки ЭММ св зана диодом, включенным в обратном направлении проводимости по отнощению к источнику питани , с общей клеммой источника питани . Устройство характеризуетс  стабильностью величины тока в обмотке ЭММ при изменени х напр жени  источника питани  и активного сопротивлени  обмотки ЭММ 1.

Недостатками устройства  вл ютс  нарущение работоспособности при отказе типа короткое замыкание (КЗ) перехода коллектор - эмиттер одного из ключевых транзисторов , а также низкий КПД, обусловленный тем, что энерги , накопленна  в магнитном поле обмотки ЭММ, рассеиваетс  на диоде, а.не возвращаетс  в источник питани .

Известно также устройство управлени  ЭММ, содержащее мост, подключенный одной диагональю к кле.ммам источника питани , а другой - к обмотке ЭММ, два противоположных плеча моста образованы диодами , включенными в обратном по отношению к источнику питани  направлении проводимости , а два других - транзисторами разного типа проводимости, включенными в пр мом направлении по отнощению к источнику питани , база одного из которых, например п-р п типа, подключена через резистор к источнику внещнего управлени , последовательно с этим транзистором, в его коллекторной цепи, включен резистор контрол  тока в обмотке ЭММ, вход щий также в одно из плеч резистивного моста, включенного одной диагональю между катодом опорного диода, соединенного балластным резистором с источником питани , и коллектором транзистора п-р п типа, а другой диагональю подключенного к входам дифференциального электронного реле, выход когорого соединен с базой транзистора р-п-р типа, к одному из входов дифференциального электронного реле подключено врем задающее звено, обеспечивающее режим форсировани  2.

Недостатком этого устройства  вл етс  повыщенное. потребление мощности при отказе типа КЗ перехода коллектор - эмиттеродного из транзисторов, вход щих в цепь обмотки ЭММ.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  управлени  ЭММ, содержащее мост, подключенный одной диагональю к клеммам источника питани , а другой - к обмотке ЭММ, два противоположных плеча моста образованы диодами, включенными в обратном по отнощеиию к источнику питани  направлении проводимости, а два других - ключевыми транзисторами разного типа проводимости, включенными в пр мом направлении проводимости по отнощению к источнику питани , один из ключевых транзисторов управл етс  от источника внещнего управлени  и содержит в эмиттерной цепи резистор контрол  тока обмотки ЭММ, а другой, соединенный коллектором с клеммой источника питани , - от транзистора управлени , база которого соединена с выходом регенеративного компара тора, построенного на базе ОУ, инвертирующий вход которого подключен к резистору контрол , а неинвертирующий вход св зан резистивным делителем напр жени  с выходом ОУ и резистивно-емкостным делителем с источником внещнего управлени . Устройство характеризуетс  стабильностью; величины тока в обмотке ЭММ при измене-. ни х напр жени  источника питани  и ак-i гивного сопротивлени  обмотки ЭММ,.а также высоким КПД, обеспечиваемым возвратом энергии, накопленной в обмотке ЭММ в источник питани  3J.

Недостатком известного устройства  вл етс  повыщенное потребление мощности от источника питани  при отказе типа КЗ перехода коллектор - эмиттер одного из ключевых транзисторов.

Цель изобретени  - сокращение потребл емой мощности при отказе типа КЗ перехода коллектор - эмиттер одного из ключевых транзисторов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  управлени  ЭММ, содержащее мост, подключенный одной диагональю к выводам дл  подключени  источника питани , а другой - к выводам дл  подключени  обмотки ЭММ, два противоположных плечамоста образованы диодами, включенными в обратном направлении по отнощению к источнику питани , а два других - ключевыми транзисторами разного типа проводимости, включенными в пр мом направлении по отнощению к источнику питани  и соединенными коллекторами с выводами дл  подключени  обмотки ЭММ, а эмиттерами - с клеммами источника питани , одним - непосредственно, а другой - через резистор контрол  тока в обмотке ЭММ, регенеративный компаратор на операционном усилнтеле, неинвертирующий вход которого св зан резистивным делителем с выходом операционного усилител  и резистивно-емкостным делителем с источником внешнего управлени , транзистор управлени , база которого соединена с выходом операционного усилител , а коллектор - с базой ключевого транзистора, подключенного эмиттером к выводу дл  подключени  источника питани  непосредственно , снабжено двум  дополнительными резисторами и конденсатором, причем первый из дополнительных резисторов включен между эмиттером транзистора управлени  и общим выводом источника питани , второй - между инвертирующим входом операционного усилител , соединенного через конденсатор с общим выводом источника питани , и точкой соединени  резистора контрол  тока в обмотке электромагнитного механизма и эмиттера ключевого транзистора , база указанного транзистора соединена с точкой соединени  эмиттера транзистора управлени  и первого дополнительного резистора, а источник внешнего управлени  подключен к вьтодам питани  операционного усилител . На чертеже представлена электрическа  схема предлагаемого устройства управлени  ЭММ. Устройство управлени  ЭММ содержит обмотку ЭММ 1, Включенную в диагональ моста, два противоположных плеча которого образованы диодами 2 и 3, а два других - ключевыми транзисторами 4 и 5. В эмиттерной цепи транзистора 5 включен резистор 6 контрол , вход щий с транзистором 5 в плечо моста, соединенное с общей клеммой источника 7 питани , поключенного к другой диагонали моста. Диоды 2 и 3 включены в обратном направлении про , водимости по отношению к источнику 7 питани , а транзисторы 4 и 5 - в пр мом. Инвертирующий вход операционного усилител  8 соединен дополнительно введенным резистором 9 с резистором 6 контрол  и конденсатором 10 с общей клеммой источника 7 питани , а неинвертирующий вход - резистором 11 с выходом операционного усилител  8, резистором 12 через резистор 13 и врем задак)щий конденсатор 14 - с выводом питани  операционного усилител  8, соответствующего по пол рности источнику 7 питани , а также резистором 12 через резистор 15 т с общей клеммой источника 7 питани . Г1 1 .j.ri/1. Источник 16 внешнего управлени  подключаетс  к выводам питани  операционного усилител  8. Выход операционного .усилител  8 соединен резистивными делител ми 17 и 18 с базой транзистора 19 управлени , включенного в пр мом направлении проводимости по отношению к источнику 7 питани . Эмиттер транзистора 19 управлени  соединен дополнительно введенным резистором 20 с общей клеммой источника 7 питани  и резистором 21 с базой ключевого транзистора 5, а коллектор - резистором 22 с клеммой источника 7 питани  и резистором 23 с базой ключевого транзистора 4. При подаче питани  на операционный усилитель 8 от источника 16 внешнего управлени , потенциал неинвертирующего входа операционного усилител  8, определ емый резистивно-емкостным делителем 1115 , превыщает потенциал инвертирующего входа этого усилител , определ емый величиной тока обмотки ЭММ 1 и сопротивлением резистора 6 контрол . На выходе операционного усилител  8 устанавливаетс  положительный потенциал, открывающий транзистор 19 управлени  и, соответственно открывающий и насыщающий ключевые транзисторы 4 и 5. По цепи, образованной источником 7 питани , ключевыми транзисторами 4 и 5, обмоткой ЭММ 1 и резистором 6 контрол , начинает протекать ток нарастающий с посто нной времени, определ емой параметрами обмотки ЭММ 1. По мере нарастани  тока увеличиваетс  падение напр жени  на резисторе 6 контрол , от которого через резистор 9 зар жаетс  конденсатор 10, определ ющий потенциал инвертирующего входа операционного усилител  8. Одновременно через резистор 15 зар жаетс  от источника 16 внешнего управлени  врем задающий конденсатор 14, уменьщающий по мере зар да потенциал неинвертирующего входа операционного усилител  8. При достижении равенства потенциалов неинвертирующего и инвертирующего входов операционного усилител  8 завершаетс  режим форсированного включени  ЭММ. Навыходе операционного усилител  8 устанавливаетс  отрицательный потенциал, обусловленный дальнейшим зар дом врем задающего конденсатора 14, что обеспечивает переключение в закрытое состо ние транзистора 19 управлени  и ключевых транзисторов 4 и 5, а также смещение потенциала неинвертирующего входа операционного усилител  8 к нижнему пороговому значению резистивным делителем 11, 12, 15. Индуктивный ток обмотки ЭММ 1, экспоненциально уменьша сь, протекает по цепи, образованной диодами 2 и 3 и источником 7 питани , отдава  в источник.7 питани  энергию, накопленную в магнитном поле riiv/) ixy и cj j iiri j , обмотки ЭММ 1, При переключении ключевых транзисторов 4 и 5 в закрытое состо ние потенциал инвертирующего входа операционного усилител  8 определ етс  потенциалом разр жающегос  через резистор 9и резистор 6 контрол  конденсатора 10. Посто нна  времени разр да конденсатора 10выбираетс  равной посто нной времени уменьшени  индуктивного тока в цепи обмотки ЭММ 1, диодов 2 и 3 и источника 7питани . При уменьшении потенциала инвертирующего входа операционного усилител  8ниже уровн  нижнего порогового значени  потенциала неинвертирующего входа на выходе операционного усилител  8 устанавливаетс  положительный потенциал, переключающий в провод щее состо ние транзистор 19 управлени  и, соответственно, открывающий и насыщающий ключевые травзисторы 4 и 5, а также смещающий резистивным делителем 11, 12, 15 потенциал неинвертирующего входа операционного усилител  8 к верхнему пороговому значению. В цепи, образованной источником 7 питани , ключевыми транзисторами 4 и 5, обмоткой ЭММ 1 и резистором 6 контрол , начинает протекать ток, возврастающий по величине до уровн , соответствующего верхнему пороговому значению потенциала неинвертирующего входа операционного усилител  8, после чего происходит очередное переключение. Устанавливаютс  устойчивые колебани  тока в обмотке ЭММ 1, обеспечивающие режим удержани  и стабилизирующие величину тока удержани  в обмотке ЭММ 1 при изменени х напр жени  источника 7 питани  и сопротивлени  обмотки ЭММ 1. При отключении источником 16 внешнего управлени  питани  операционного усилител  8 на базе транзистора 19 управлени  устанавливаетс  потенциал общей клеммы источника 7 питани . Транзистор 19 управлени  и, соответственно, ключевые транзисторы 4 и 5 переключаютс  в закрытое состо ние, и индуктивный ток обмотки ЭММ 1, экспоненциально уменьша сь, протекает по цепи, образованной диодами 2 и 3 и источником 7 питани , отдава  в источник 7 питани  энергию, накопленную в магнитном поле обмотки ЭММ 1. При отказе типа КЗ перехода коллектор-эмиттер одного из ключевых транзисторов режимом синхронной коммутации ключевых транзисторов обеспечиваетс  установленный режим коммутации цепи обмотки ЭММ 1. При этом величина тока в обмотке ЭММ 1 определ етс  в режиме форсированного включени  сопротивлением обмотки ЭММ 1 и напр жением источника 7 питани , а в режиме удержани  ЭММ - установленными верхним и нижним пороговыми уровн ми неинвертирующего входа операционного усилител  8 и сопротивлением резистора 6 контрол . В предлагаемом устройстве дополнительно введенный резистор 20 обеспечивает формирование сигнала управлени  ключевым транзистором 5, синхронного с имеющимс  сигналом управлени  ключевым транзистором 4. Изменение режима работы ключевого транзистора 5 (в сравнении с транзистором известного устройства) обеспечивает уменьщение энергопотреблени  при отказе типа КЗ перехода коллектор-эмиттер одного из ключевых транзисторов в цепи обмотки ЭММ без введени  допелнительного ключевого транзистора в эту цепь. В результате изменени  режима работы ключевого транзистора 5 возврат в источник питани  энергии, накопленной в обмотке ЭММ, осуществл етс  при каждом цикле коммутации ключевых транзисторов 4 и 5, а величина тока в измерительном резисторе 6 равна величине тока в обмотке ЭММ только в периоды времени, соответствующие насыщенным состо ни м ключевых, транзисторов 4 и 5. Дл  обеспечени  соответстви  изменений потенциала инвертирующего входа операционного усилител  изменений тока в обмотке электромагнитного механизма введены резистор 9 и конденсатор 10. Таким образом, предлагаемое устройство при отказе типа КЗ перехода коллектор-эмиттер одного из ключевых транзисторов характеризуетс  уменьщенным потреблением мощности от источника питани , соответствующим установленному режиму При отказе ключевого транзистора, соединенного эмиттером с клеммой источника питани , потребление мощности уменьшаетс  от величины, характерной дл  известного устройства и определ емой сопротивлением обмотки ЭММ и напр жением источника питани , до мощности, соответствующей установленному режиму удержани  ЭММ, т. е. при использовании стандартных ЭММ в 2-5 раз. При отказе ключевого транзистора, соединенного эмиттером через резистор контрол  с общей клеммой источника питани , потребление мощности при отсутствии сигнала управлени  уменьшаетс  на величину , определ емую разностью уровней верхнего и нижнего порогов регенеративного компаратора и сопротивлением резистора контрол .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МЕХАНИЗМОМ, содержащее мост, соединенный одной диагональю с выводами для подключения обмотки электромагнитного механизма, причем два противоположных плеча моста образованы диодами, включенными в обратном направлении по отношению к источнику питания, а два других — ключевыми транзисторами различного типа проводимости, включенными в прямом направлении по отношению к источнику питания и соединенными коллекторами с выводами для подключения обмотки электромагнитного механизма, а эмиттерами — с выводами для подключения источника питания, один — непосредственно, а другой.— через резистор контроля тока в обмотке электромагнитного механизма, регенеративный компара- рующий вход которого соединен через резистивный делитель с выходом операционного усилителя и через резистивно-емкостной делитель с источником внешнего управления, транзистор управления, база которого соединена с выходом операционного усилителя, а коллектор - с базой ключевого транзистора, эмиттер которого соединен с. выводом для подключения источника питания непосредственно, отличающееся тем, что, с целью сокращения потребляемой мощности при отказе типа короткого замыкания перехода коллектор — эмиттер одного из ключевых транзисторов, в него введены два дополнительных резистора и конденсатор, причем первый из дополнительных резйсторов включен между эмиттером транзистора управления и общим выводом источника питания, второй — между инвертирующим входом операционного усилителя, соединенного через конденсатор с общим выводом источника питания, и точкой соединения резистора контроля тока в обмотке электромагнитного механизма и эмиттера ключевого транзистора, база указанного транзистора соединена с точкой соединения эмиттера транзистора управления и первого дополнительного резистора, а источник внешнего управления подключен к выводам питания операционного усили-

   SU „„1081698