SU1372377A1 - Устройство дл управлени электромагнитным механизмом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к системам автоматическог о управлени  и регулировани , в частности к устройствам импульсног о управлени  электромагнитными механизмами с форсированным включением. Цель изобретени  - расширение эксплуатационных возможностей , повышение КПД и надежности работы устройства. Это достиг аетс  введением в устройство управлени  ника 8 повышенного посто нног-о напр жени , двух дополнительных транзисторов 7 и 23 pasHoi o типа проводимости с двум  резисторами 24 и 25, отсекающего диода 6. Элементы обратной св зи контрол  тока в обмотке 1 ЭММ снабжены источником 15 опорног о напр жени  и элементом И 18. Это позвол ет получать импульс форсировки заданной амплитуды и длительности в соответствии от тока в.обмотке ЭММ и независимо от тока удержани , что устран ет потери на коммутацию транзисторов с высокой частотой и повышает надежность работы устройства. При этом возможность рег улировкн верхнего и нижнего уровней переключени  рег енеративного компаратора на операционном усилителе 13 в широких пределах расшир ет эксплуатационные возможности устройства. 2 ил. с (Л с

Description

i Ч1

fsh

рГ ЖУ и

ОО М NS ОО

(Pi/if

Изобретение относитс  к аистемам автоматического управлени  и регулировани , в частности к устройствам импульсного управлени  электромах-нит ными механизмами с форсированным включением.

Цель изобретени  - расширение эксплуатационных возможностей, повышение КПД и надежности работы устройства .

На фиг. 1 приведена электрическа  схема устройства дл  управлени  3MMj на фиг. 2 - временные диаграммы напр жений и токов на основных элементах схемы.

Предлагаемое устройство состоит из обмотки электромагнитного механиз ма (ЭММ) 1 , включенной в диаг ональ моста, два противоположных плеча ко- Topoi o образованы диодами 2 и 3, а два других - ключевыми транзисторами 4 и 5. В коллекторной цепи транзистора 4 включен отсекающий диод 6, который подключен анодом к коллектору транзистора 4, а катодом - к точке подключени  коллектора первог о дополнительного транзистора 7 к диагонали мостовой схемы, образованной диодом 2 и транзистором 4, сюда же подключен один вывод обмотки ЭММ 1, второй вывод которой подключен к точке соединени  диода 3 с транзистором 5. Эмиттер первог о дополнительного транзистора 7 подключен к плюсовому по:тюсу 8 источника повышенного посто нного напр жени , а эмиттер транзистора 4 подключен к плюсовому полюсу 9 основного источника посто нного напр жени , а к общему минусовому полюсу 10 источника питани  одним концом подключен резистор 11 контрол  тока, второй конец которого подключен к диагонали мостовой схемы, образованной диодом 2 и транзистором 5. Диоды 2 и 3 включены в обратном направлении проводимости по oTHomeHtDo к основному источнику посто нного напр жени , а транзисторы 4 и 5 - в пр мом. К точке соединени  резистора 11 контрол  тока с мостовой схемой через ограничительный резистор 12 подключен инвертирующий вход операционного усилител  (ОУ) 13, ВЫПОЛН5ТЮЩИЙ функцию рех ене- ративного компаратора, выход которого через резистивный делитель 1А соединен с неинвертирующим входои ОУ 13 на которьи поступает напр жение с источника 15 опорног о напр жени , через резистивный делитель 16 и ограничительный резистор 17. Выход ОУ 13 g св зан с вторым входом элемента И 18, первый вход которог о св зан с источником 19 внешнего управлени  и базой транзистора 20 управлени , коллектор которог о через вспомогательный резис0 тор 21 св зан с диагональю моста,образованной диодом 3 и транзистором 4 и подключенной к плюсовому полюсу 9 основного источника посто нного напр жени , и св зан с базой транзистоf . pa 4, а эмиттер .транзистора 20 св зан с базой транзистора 5 и через вспомогательный резистор 22 - с общим минусовым полюсом 10 источников питани . Сюда же подключен и эмиттер

0 второг о допоЛнительно1 о транзистора 23, база которого соединена с выходом элемента И 18, а коллектор через . вспомогательный резистор 24 св зан с базой первого дополнительного 7 тран5 зистора, а через вспомогательный резистор 25 - с плюсовым полюсом 8 источника повышенного посто нного напр жени  .

Устройство работает следующим об0 разом.

Когда от источника 19 внешнею управлени  на первый вход элемента И 18 и базу транзистора 20 управлени  приходит сигнал логического О (сигнал 26 на фиг. 2), тогда транзистор

20управлени  заперт, соответственно заперты транзисторы 4 и 5 мостовой схемы потенциалами основного источника посто нного напр жени , постуQ пающими на их базы через резисторы

21и 22 с полюсов 9 и 10. На выходе элемента И 18 присутствует сигнал логическою О, поступающий на базу второго дополнительною транзистора

5 23, в результате чего он закрыт, и соответственно, закрыт первый дополнительный транзистор 7 потенциалом, поступающим на его базу через резисторы 24 и 25 с полюса 8. Через обмотку ЭММ 1 ток не течет.

При поступлении от источника 19 внешнего управлени  сигнала логической 1 (сигнал 26 на фиг. 2) транзистор 20 управлени  открываетс , через него начинает протекать ток, создающий падение напр жени  на резисторах 21 и 22, которое прикладываетс  к базам транзисторов 4 и 5, открыва  их. Сигнал логической 1

5

0

5

также поступает на первый вход элемента И 18, на второй вход которого поступает сигнал с выхода ОУ 13.

Так как в первоначальный момент времени после включени  устройства напр жение на неинвертирующем входе ОУ 13 за счет действи  источника 15 опорного напр жени  будет выше, чем величина сигнала, снимаемого с ре- зистора 11 контрол  тока, поэтому на выходе ОУ 13 присутствует сиг нал логической 1 (сигнал 27-А на фиг. 2). В результате при совпадении на двух входах элемента И 18 сит налов логической 1 на ei o выходе также будет сигнал логической 1, который, поступа  на базу второго дополнительного 23 транзистора открывает его, в результате чего от крываетс  и перпьп дополнительный транзистор 7. Все транзисторы 4, 5, 7, 20 и 23 открываютс  одновременно с приходом от источника 19 в1 ешнего управлени  сигнала логической l и при наличии на выходе ОУ 13 сигнала логической 1.

Через обмотку ЭМ 1 н  чинаст протекать Tofc. Однако из-за того, что потенциал плюсового полюса 8 источника повышенного посто нного напр жени  вьЕше, чем потенциал плюсового полюса 9 основного источника посто нного напр жени , стекающий диод 6 будет заперт и ток через о п-срытый 4 транзистор протекать не будет, а протекает по цепи: плюсовой полюс 8 первый допол П1тельный 7 транзистор

обмотка ЭММ 1, транзистор 5, резис- L

тор 1 1 контрол  тока, обиспй минусовой полюс 10 источников гп1тани . Таким образом формируетс  передний фронт импульса тока в обмотке ЭММ 1 (сигнал 28 па фиг. 2) под действи- ем источника повышенного посто нног о напр жени . Падение напр жени , пропорциональное току в обмотке ЭММ 1, снимаетс  с резистора 11 контрол  тока и через ограничительный резистор 12 поступает на инвертирующий вход ОУ 13 (сигнал 27-Б на фиг. 2). Величина верхнего и нижнего уровней переключени  (сигнал 27-А. па фиг. 2), ОУ 13 определ етс  напр жением, подаваемым на его неинвертирующий вход с резистивных делителей 14 и 16, причем резистивным делителем 16 устанавливаетс  величина верхнего уровн 

5

о

5

0

0

переключени , а резистивным делителем 14 - нижнего.

При достижении сигналом, поступающим с выхода резистора 11 контрол  тока на инвертирующий вход ОУ 13 (сигнал 27-Б на фиг. 2), величины верхнего уровн  переключени  (сигнал 27-А на фиг-. 2), установленного на неинвертирующем входе ОУ 13, происходит переключение ОУ 13, и на его выходе устанавливаетс  сигнал логического О. При этом, за счет положительной обратной св зи выхода ОУ с его неинвертирующим входом через резистивный делитель 14, на нем устанавливаетс  величина нижнего уровн  переключени  ОУ 13 регенеративного компаратора. Сигнал логического О через второй вход элемента Н 18 поступает на ег о выход, а с него - на базу второго дополнительного транзистора 23, закрыва  его. При этом закрываетс  и первьй дополнительный 7 транзистор, вследствие чего ток в обмотке ЗШ 1 уменьшаетс  (сигнал 28 на фиг. 2) до величины, задаваемой уровнем напр жени  основного источника посто нного напр жени , и замьп :аетс  по цепи: плюсовой полюс 9, транзистор 4, отсекающий диод 6, обмотка ЭММ 1, транзистор 5, резистор 11 контрол  тока, общий минусовой полюс 10 источников питани . Причем сигнал, пропорциоЕшльный этому, току и поступающий на инвертирующий вход ОУ 13 (сигнал 27-Б на фиг. 2). всегда больше, чем величина нижнего уровн  переключени  задаваемого ре- зистивным делителем 14 положительной обратной св зи ОУ 13 (сигнал 27-А на фиг. 2), за счет чег о на выходе ОУ поддерживаетс  сигнал логического О, который запрещает включение дополнительных транзисторов 7 и 23.

При очередном поступлении от ис- точ}П11 ;а 19 внешнего управлени  сигнала логического О (сигнал 26 на фиг. 2) транзистор 20 управлени  запираетс , что вызывает запирание транзисторов 4 и 5 мостовой схемы. При этом ток в обмотке ЭММ 1 мгновенно не падает до О (сиг-нал 28 на фиг. 2), а поддерживаетс  за счет ЭДС самоиндукции, замыка сь по цепи: один конец обмотки ЭММ 1, диод 3 мостовой схемы, плюсовой полюс 9 основного источника посто нного напр жени , общий минусовой полюс 10,

резистор 11 контрол  тока, диод 2 мостовой схемы, второй конец обмотки ЭММ 1 .

При этом сигнал отрицательной пол рности (сигнал 27-Б на фиг. 2), снимаемьш с резистора 11 контрол  тока, поступает через ограничительный резистор 12 на инвертирующий вход ОУ 13 регенеративного компаратора . Так как этот сигнал по величине меньше, чем величина нижнего уровн  переключени , установленного на неинвертирующем входе ОУ 13, то на выходе ОУ 13 устанавливаетс  сигнал логической 1, одновременно с этим на неинвертирующем входе ОУ 13 устанавливаетс  напр жение, соответствующее верхнему уровню переключени .

В дальнейшем работа устройства происходит аналогично.

Таким образом, по сравнению с известным устройством, введение источника повышенного посто нного напр жени , источника опорного напр жени , двух дополнительных транзисторов pajHoi o типа проводимости с двум  резисторами, отсекающего диода и элемента И, позвол ет следить за изменением тока в нагрузочной обмотке и отключить источник повышенного посто нного напр жени  при достижени заданного значени , при этом величин напр жени  основного источника посто нного напр жени  выбираетс  из услови  получени  тока удержани  в уста- новившемс  режи1-1е работы ЭММ и гораздо меньше, чем в известном устройстве , что вместе с отсутствием потер на коммутацию транзисторов с высокой частотой повышает КПД устройства. За счет получени  форсировочного импульса напр жени  заданной амплитуды и длительности, независимо от времени зар да врем задающего конденсатора, улучшаютс  динамические характеристики электромаг-нитного механизма, по- вышае г быстродействие и надежность работы устройства. А возможность раздельной регулировки верхнего и нижнего пределов срабатывани  регенеративного компаратора позвол ет формировать амплитуду переднего фронта токового импульса в широких пределах относительно тока удержани  и независимо от него, что позвол ет . расширить Аункциональные возможности ус 1 ройства и область его применени .

10

5

0

5

л , 5

0

0

Ф о р мула изобретени 

Устройство дл  управлени  электромагнитным механизмом, содержащее выводы дл  управлени  обмотки электромагнитного механизма, выводы дл  подключени  источника посто нного напр жени , два силовых транзистора разного типа проводимости, два силовых диода, транзистор управлени , регенеративный компаратор, выполненный на операционном усилителе, токо- измерительный резистор, два токоог- раничивающих резистора, два резистив- ных делител  и два вспомог ательных резистора, причем силовые транзисторы и силовые диоды включены по мостовой схеме, два противоположных плеча моста образованы диодами, включенными в обратном направлении по отношению к источнику ПОСТОЯН1ШГО напр жени , два других - транзисторами, включенными в пр мом направлении по отношению к источнику посто нно1ч напр жени , и соединенными коллекторами с выводами дл  подключени  обмотки электромагнитного механизма, втора  диагональ моста соединена с выводами дл  подключени  источника посто нного напр жени , неинвертирующий вход операционного усилител  через первьш токоограничивающий резистор соединен с первым резистивным делителем и через второй резистивный делитель подключен к выходу операционного усилител , инвертирующий вход операционного усилител  через второй токоограничивающий резистор соединен с то- коизмерительным резистором, базы силовых транзисторов соединены соответственно с коллектором и эмиттером транзистора управлени  и через первый и второй вспомогательные резисторы - соответственно с первым и вторым выводами дл  подключени  источника посто нного напр жени , о , т - личающеес  тем, что, с целью расширени  эксплуатационных возможностей, повышени  КПД и надежности устройства, в него введены выводы дл  подключени  источника повышенного посто нного напр жени , выводы дл  подключени  источника опорно - го напр жени , два транзистора разного типа проводимости, третий и четвертьт вспомогательные резисторы, о 1 секающий диод и элемент И, причем первый вход элемента И соединен с базой транзистора управлени , второй

вход элемента И соединен с выходом операционного усилител , выход элемента И соединен с базой первого транзистора, включенного между вторым выводом дл  подключени  источника посто нного напр жени  и точкой соединени  первых вьшодов третьего и четвертого вспомогательных резисторов , второй вывод третьего вспомогательного резистора соединен с первым выводом дл  подключени  источника повышенного посто нного напр жени , второй вывод четвертого вспомогательного резистора подключен к базе вто- рого транзистора, включенного между первым выводом дл  подключени  ис

точника повышенного посто нного напр жени  и диагональю моста, в плече которой находитс  транзистор того же типа проводимости, последовательно с которым включен отсекающий диод, токоизмерительный резистор включен между вторым выводом дл  подключени  источника посто нного напр жени  и второй диагональю моста, первый ре- зистивный делитель соединен с выводами дл  подключени  источника опорного напр жени , вторые выводы источника посто нного напр жени , источника повышенного напр;гаени  и источника опорного напр жени  объединены между собой.

2в

cpc/e.Z

Claims (1)

1. Формула изобретения Устройство для управления электромагнитным механизмом, содержащее выводы для управления обмотки электромагнитного механизма, выводы для подключения источника постоянного напряжения, два силовых транзистора разного типа проводимости, два силовых диода, транзистор управления, регенеративный компаратор, выполненный на операционном усилителе, токоизмерительный резистор, два токоограничивающих резистора, два резистивных делителя и два вспомогательных резистора, причем силовые транзисторы и силовые диоды включены по мостовой схеме, два противоположных плеча моста образованы диодами, включенными в обратном направлении по отношению к источнику постоянного напряжения, два других - транзисторами, включенными в прямом направлении по отношению к источнику постоянного напряжения, и соединенными коллекторами с выводами для подключения обмотки электромагнитного механизма, вторая диагональ моста соединена с. выводами для подключения источника постоянного напряжения, неинвертирующий вход операционного усилителя через первый токоограничивающий резистор соединен с первым резистивным делителем и через второй резистивный делитель подключен к выходу операционного усилителя, инвертирующий вход операционного усилителя через второй токоограничивающий резистор соединен с токоизмерительным резистором, базы силовых транзисторов соединены соответственно с коллектором и эмиттером транзистора управления и через первый и второй вспомогательные резисторы - соответственно с первым и вторым выводами для подключения источника постоянного напряжения, о'т личающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, повышения КПД и надежности устройства, в него введены выводы для подключения источника повышенного постоянного напряжения, выводы для подключения источника опорно го напряжения, два транзистора разного типа проводимости, третий и четвертый вспомогательные резисторы, отсекающий диод и элемент И, причем первый вход элемента И соединен с базой транзистора управления, второй

   УУ12УП вход элемента И соединен с выходом операционного усилителя, выход элемента И соединен с базой первого транзистора, включенного между вторым выводом для подключения источника постоянного напряжения и точкой соединения первых выводов третьего и четвертого вспомогательных резисторов, второй вывод третьего вспомогательного резистора соединен с первым выводом для подключения источника повышенного постоянного напряжения, второй вывод четвертого вспомогательного резистора подключен к базе вто- |$ рого транзистора, включенного между первым выводом для подключения ис точника повышенного постоянного напряжения и диагональю моста, в плече которой находится транзистор того же типа проводимости, последовательно с которым включен отсекающий диод, токоизмерительный резистор включен между вторым выводом для подключения источника постоянного напряжения и второй диагональю моста, первый резистивный делитель соединен с выводами для подключения источника опорного напряжения, вторые выводы источника постоянного напряжения, источника повышенного напряжения и источника опорного напряжения объединены между собой.

   ------------------η X^х / Ζ / / / / г* I 1 _ /