SU1647667A1 - Устройство дл управлени электромагнитом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  электромагнитными аппаратами (реле, контакторы, бесконтактные электромагниты и т.п.), примен емыми в системах автоматического управлени . Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности и эффективности управлени . Предлагаемое устройство обеспечивает управление электромагнитом с фиксированием срабатывани  электромагнита лишь при достаточной величине хода  кор  и полном срабатывании подвижной системы электромагнита. Устройство позвол ет вы вл ть неполное срабатывание подвижной системы электромагнита и обеспечивает в автоматическом режиме формирование повторного воздействи  управл ющего напр жени  на обмотку электромагнита при недостаточном ходе  кор  электромагнита с одновременной фиксацией каждого сбо  в работе подвижной системы электролита. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  электромагнитными аппаратами (реле, контакторы, бесконтактные электромагниты и т.п.), примен емыми в системах автоматического управлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности и эффективности управлени  за счет фиксировани  срабатывани  электромагнита лишь при достаточной величине хода  кор  после подачи управл ющего сигнала на обмотку электромагнита.

На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, по сн ющие работу устройства.

Первый вывод 1 дл  подключени  источника питани  соединен с первым выводом коммутационного элемента 2, второй вывод которого через первый ключ 3 соединен с

первым выводом дл  подключени  обмотки электромагнита 4. второй вывод дл  подключени  обмотки электромагнита соединен с первым выводом токоизмерительного резистора 5, второй вывод которого соединен с вторым выводом дл  подключени  источника питани . Инерционное звено 6, состо щее, например, из резистора и конденсатора , входом соединено с токоизмери- тельным резистором 5 и первым входом элемента 7 сравнени , второй вход которого соединен с выходом инерционого звена, а выход элемента 7 сравнени  через первый выпр митель 8, выполненный, например, на диоде, соединен с входом установки в нулевое состо ние первого триггера 9, пр мой выход которого через второй ключ 10 соединен с входом первого формировател  11 одиночного импульса, выход которого соединен с входом управл емого генератора 12

|Ј

Ј

VJ

О

Os

V4

импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И 13.

Второй выпр митель 14, выполненный, например,на диоде, выходом через запоминающий элемент 15, например,выполненный на конденсаторе, соединен с вторым выводом дл  подключени  источника питани . Параллельно запоминающему элементу 15 подключен третий ключ 16.При этом на входе второго выпр мител  могут быть включены резистор 17 и согласующий усилитель 18, а на выходе - согласующий усилитель 19. Выход второго выпр мител  соединен с первым входом дифференциального усилител  20, второй вход которого соединен с токоизмерительным резистором 5, а выход - с входом компаратора 21, выход которого через третий выпр митель 22, выполненный , например, на диоде,соединен с входом установки в нулевое состо ние второго триггера 23, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 24, выходом соединенного через второй формирователь 25 одиночного импульса с входом установки в нулевое состо ние третьего триггера 26, пр мой выход которого соединен с вторым входом элемента И 13., а инверсный выход соединен с входом третьего формировател  27 одиночного импульса. Первый элемент ЗАПРЕТ 28 пр мым входом соединен с пр мым выходом триггера 23, а выходом - с управл ющим входом четвертого ключа 29, вход которого соединен с инверсным выходом триггера 9 и с первым входом элемента И 24, а выход- с входом четвертого формировател  30 одиночного импульса. П тый формирователь 31 одиночного импульса входом соединен с выходом ключа 3, а выходом - с входом установки в нулевое состо ние четвертого триггера 32, инверсный выход которого соединен с пр мым входом третьего элемента ЗАПРЕТ 33, инвертирующий вход которого соединен с выходом ключа 3, а выход - с входом шестого формировател  34 одиночного импульса, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ 35, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ 35, первый вход которого соединен с выходом формировател  27, выход соединен с входом установки в единичное состо ние первого, второго и третьего триггеров, с управл ющими входами второго и третьего ключей и с инвертирующим входом первого элемента ЗАПРЕТ. Седьмой формирователь 36 одиночного импульса входом соединен с инверсным выходом триггера 23, а выходом - с первым входом второго элемента ИЛИ 37, второй вход которого соединен с вторым

входом элемента ИЛИ 35, третий вход - с третьим входом элемента ИЛИ 35, а выход- с входом установки в единичное состо ние триггера 32. Счетчик 38 входом соединен с

выходом формировател  30, а инверсным выходом соединен с инвертирующим входом второго элемента ЗАПРЕТ 39, пр мой вход которого соединен с выходом элемента И 13, а выход - с управл ющим

входом ключа 3. Шина 40 установки исходного состо ни  соединена с вторым входом элемента ИЛИ 35 и с входом установки в нулевое состо ние счетчика 38.

Дифференциальный усилитель 20 выполней , например, на операционном усилителе 41 и резисторах 42-45. Компаратор 21 выполнен, например, на операционном усилителе . Режим работы элемента 7 сравнени  и компаратора 21 выбран так, что при

подаче питани  на их выходах устанавливаетс  отрицательное напр жение (фиг.2е) и (фиг.2л) соответствено, под действием которого соответственно заперты выпр мители 8 и 22, вследствие чего на входы установки

в нулевое состо ние триггеров 9 и 23 поступает уровень логического нул .

Устройство работает следующим образом .

Перед началом работы к выводам дл 

подключени  обмотки электромагнита подключают обмотку 4 электромагнита, а на шину 40 установки исходного состо ни  подают импульс (фиг.2а) дл  установки схемы устройства в исходное состо ние, под

действием которого счетчик 38 устанавливаетс  в нулевое состо ние, вследствие чего на его инверстном выходе устанавливаетс  логический ноль, который поступает на инверсный выход элемента ЗАПРЕТ 39 и не вли ет

на его срабатывание, через элемент ИЛИ 35 устанавливаютс  в единичное состо ние триггеры 9, 23 и 26. При этом с инверсных выходов триггеров 9 и 23 сигналы логического нул (фиг.2б,д) соответственно поступают

на элемент И 24, вследствие чего на.его выходе сохран етс  логический ноль, а логическа  единица с пр мого выхода триггера 26 (фиг.2с) поступает на второй вход элемента И 13 и подготавливает его срабатывание .

Кроме того, срабатывает ключ 16 и разр жает конденсатор запоминающего элемента 15, а также, размыкаетс  ключ 10 на врем  действи  импульса (фиг,2а) установки исходного состо ни , предотвраща  тем самым случайный запуск формировател  11. Аналогичным образом указанный импульс запрещает срабатывание элемента 28 во врем  установки исходного состо ни  дл 

исключени  случайной записи ложного импульса в счетчик 38, через элемент ИЛИ 37 устанавливаетс  в единичное состо ние триггер 32, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливаетс  логический ноль (фиг.2п).

Дл  управлени  электромагнитов замыкают коммутационный элемент 2 и после подачи импульса установки исходного состо ни  (фиг.2а) по его заднему фронту устанавливаетс  логическа  единица на пр мом выходе триггера 9, под действием которой через ключ 10 срабатывает формирователь 11 одиночного импульса и формирует на выходе импульс (фиг.2ж). который поступает на вход управл емого генератора 12 импульсов, на выходе которого формируетс  импульс (фиг.2 у), который поступает на первый вход элемента И 13, который срабатывает , так как на втором входе элемента И 13 присутствует логическа  единица с пр мого выхода триггера 26 (фиг.2с). Сигнал логической единицы с выхода элемента И 13 через элемент ЗАПРЕТ 39,который пропускает логическую единицу на свой выход, так как на его инвертирующем входе присутствует логический ноль с инверсного выхода счегчи- ка 38, который не вли ет на срабатывание элемента ЗАПРЕТ 39, поступает на управл ющий вход ключа 3, что приводит к его замыканию . При этом напр жение с входной клеммы 1 через коммутационный элемент 2 и ключ 3 на врем  действи  импульса (фиг.2у) поступает на обмотку 4 электромагнита (фиг.2в), а пройд  через обмотку 4 электромагнита , - на токоизмерительный резистор 5. Ток в обомотке электромагнита нарастает по определенному закону.

Если подвижна  система электромагнита срабатывает, то нарастание тока в обмотке электромагнита происходит с характерным провалом (фиг.2г, момент времени между точками 46, 47, сплошна  лини ), обусловленного движением подвижной системы электромагнита Напр жение с токоизмерительного резистора 5, которое пропорционально току обмотки 4 электромагнита, одновременно подаетс  на оба входа элемента 7 сравнени . При этом напр жение на первый вход подаетс  непосредственно и, таким образом, оно по форме соответствует току срабатывани  (фиг.2г, момент времени между точками 46, 47, сплошна  лини ), а напр жение на второй вход элемента 7 сравнени  подаетс  через инерционное звено 6, состо щее из резистора и конденсатора, в результате чего форма напр жени  на втором входе  вл етс  сглажен- ной по отношению к форме тока срабатывани , изменение сигнала на втором входе запаздывает по отношению сигнала на первом входе (фиг.2г, момент времени между точками 46, 47, пунктирна  лини ). При этом в момент достижени  напр жени  на втором входе (фиг 2г, пунктирна  лини ) напр жени  на первом входе (фиг.2г, сплошна  лини ) элемент 7 сравнени  переходит в область положительного насыщени  (фиг.2е), тем самым формирует0 с  передний фронт импульса на выходе элемента 7 сравнени , а в соответствии с характером изменени  тока в обмотке электромагнита , когда напр жение на первом входе элемента 7 сравнени  достигнет эна5 чени  напр жени  на втором входе (фиг.2г), элемент 7 сравнени  переходит в область отрицательного насыщени , тем самым формируетс  задний фронт импульса (фиг.2е) на выходе элемента 7 сравнени ,

0 характеризующего собой срабатывание подвижной системы электромагнита. Импульс с выхода элемента 7 сравнени  через выпр митель 8 поступает на вход установки в нулевое состо ние триггера 9 и по заднему

5 фронту указанного импульса триггер 9 устанавливаетс  в нулевое состо ние, вследствие чего на пр мом выходе триггера 9 устанавливаетс  логический ноль, а на инверсном выходе устанавливаетс  логиче0 ека  единица (фиг.2б), котора  поступает на первый вход элемента И 24 и на вход ключа 29.

Одновременно напр жение с токоизмерительного резистора 5 поступает через со5 гласующий усилитель 18 на вход выпр мител  14, а пройд  его, - на запоминающий элемент 15, конденсатор которого зар жаетс  до амплитудного значени  входного напр жени  выпр мител  14 Это на0 пр жение поступает на первый вход дифференциального усилител  20, на второй вход которого поступает напр жение с токоизмерительного резистора 5. При этом, если разность напр жений Ui - U2 (фиг.2г),

5 определ юща  ход  кор  электромагнита, на выходе усилител  20 не превышает напр жение опорной шины Don (фиг.2з), выбранное по минимально допустимой величине хода  кор , при которой электро0 магнит функционирует нормально, то на выходе компаратора 21 сохран етс  отрицательное напр жение, вследствие чего на выходе выпр мител  22 сохран етс  уровень логического нул , который не изме5 н ет состо ние триггера 23, с инверсного выхода которого логический ноль поступает на второй вход элемента И 24, который не срабатывает, хот  на первый его вход поступила логическа  единица с инверсного выхода триггера 9.

Указанное обсто тельство свидетельствует о том, что полное срабатывание электромагнита не произошло. При этом логическа  единица с пр мого выхода триггера 23 поступает через элемент ЗАПРЕТ 28 на управл ющий вход ключа 29, который срабатывает и пропускает логическую единиц/ с инверсного выхода триггера 9 на вхп/, формировател  30, который срабатывает и формирует импульс (фиг.2и), который поступает на счетный вход счетчика 38 и записываетс  в него, фиксиру  сбой в работе электромагнита.

Одновременно управл ющее напр жение (фиг.2в) с выхода ключа 3 поступает на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 33 и запрещает его срабатывание, а по переднему фронту этого напр жени  формирователем 31 формируетс  импульс (фиг.2н), под действием которого триггер 32 устанавливаетс  в нулевое состо ние, вследствие чего на инверсном выходе триггера 32 устанавливаетс  логическа  единица (фиг.2п), котора  поступает на пр мой вход элемента ЗАПРЕТ 33. По окончанию действи  управл ющего напр жени  (фиг.2в. в момент времени - точка 47) снимаетс  сигнал запрета с инвертирующего входа элемента ЗАПРЕТ 33, что приводит к его срабатыванию, так как на его пр мом входе присутствует логическа  единица с инверсного выхода триггера 32, котора , пройд  на выход элемента ЗАПРЕТ 33, запускает формирователь 34, на выходе которого формируетс  импульс (фиг, 2 к), под действием которого через элемент ИЛИ 37 триггер 32 устанавливаетс  в единичное состо ние, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливаетс  логический ноль (фиг.2п) и снимаетс  сигнал логической единицы с пр мого входа элемента ЗАПРЕТ 33. Пройд  элемент ИЛИ 35, импульс (фиг.2к) поступает на управл ющий вход ключа 16, который на врем  действи  указанного импульса замыкаетс  и разр жает конденсатор запоминающего элемента 15.

Кроме того, импульс (фиг.2к) поступает на управл ющий вход ключа- 10, который под действием этого импульса размыкаетс  на врем  действи  импульса и установки исходного состо ни  схемы, а также указанный импульс поступает на инвертирующий ВАОД элемента ЗАПРЕТ 28 и запрещает его срабатывание на врем  установки схемы в исходное состо ние.

Импульс (фиг.2к) также поступает на вход установки в единичное состо ние триггера 9 и по заднему фронту указанного им- пульса триггер 9 устанавливаетс  в е-дмничное состо ние вследствие чего на

его инверсном выходе устанавливаетс  логический ноль (фиг.26), а на его пр мом выходе устанавливаетс  логическа  единица. По окончании действи  импульса (фиг.2к)

замыкаетс  ключ 10 и логическа  единица с пр мого выхода триггера 9 поступает на вход формировател  11, который формирует на выходе импульс (фиг.2ж), по переднему Фронту которого запускаетс  управл емый

0 генератор12иформируетнавыходеимпульс(фиг2у),

который поступает на первый вход элемента И 13 и

снова формирует управл ющий сигнал на обмотку 4

электромагнита (фиг2в, момент времени - точка 48).

Если подвижна  система электромагни5 та срабатывает и разность напр жений Ua -U4 (фиг.2г), определ юща  ход  кор  электромагнита, превышает напр жение опорной шины Don (фиг.2з), то на выходе компаратора 21 формируетс  импульс

0 (фиг.2л) положительной пол рности, который через выпр митель 22 поступает на вход установки в нулевое состо ние триггера 23. По переднему фронту импульса (фиг.2л) триггер 23 устанавливаетс  в нуле5 вое состо ние, вследствие чего на его пр мом выходе устанавливаетс  логический ноль, под действием которого через элемент ЗАПРЕТ 28 размыкаетс  ключ 29 и предотвращаетс  формирование импульса сбо  в

0 работе электромагнита, а на инверсном выходе триггера 23 устанавливаетс  логическа  единица (фиг.2д), котора  поступает на второй вход элемента И 24 и подготавливает его срабатывание, а на первый вход злемен5 та И 24 поступает сигнал логической единицы с инверсного выхода триггера 9 (фиг.26), который устанавливаетс  в нулевое состо ние импульсом с выхода элемента 7 сравнени  (фиг.2е, момент времени - точка 49). При

0 наличии единичных сигналов на обоих входах элемент И 24 срабатывает, а по переднему фронту напр жени  с выхода элемента И 24 запускаетс  формирователь 25, который формирует импульс (фиг.2р), под действием

5 которого триггер 26 устанавливаетс  в кулевое состо ние (фиг.2с), что приводит к закрытию элемента И 13, размыкаетс  ключ 3 и снимаетс  управл ющее напр жение с обмотки 4 электромагнита (фиг.2в, момент

0 времени - точка 49), а на инверсном выходе триггера 26 устанавливаетс  логическа  единица, под действием которой формируетс  импульс на выходе формировател  27 (фиг.2т), который через элемент ИЛИ 35 ус5 танавливает схему в исходное состо ние аналогично действию импульса (фиг.2к) за исключением того, что дополнительно устанавливаютс  от указанного импульса триггеры 23 и 26 в единичное состо ние. При этом импульс (фиг.2к) не формируетс , так

как под действием логической единицы с инверсного вы: ода триггера 23 формирователем 36 формируетс  импульс (фиг.2м), который через элемент ИЛИ 37 устанавливает триггер 32 в единичное состо ние до сн ти  управл ющего сигнала с инвертирующего входа элемента ЗАПРЕТ 33, вследствие чего к этому моменту времеНи на инверсном выходе триггера 32 устанавливаетс  логический ноль (фимг,2п), а это приводит к тому, что формирователь 34 не запускаетс . Таким образом, схема устройства возвращаетс  в исходное состо ние, Далее процессы повтор ютс  аналогично описанному.

Устройство позвол ет фиксировать каждый сбой в работе электромагнита. При этом по заполнению счетчика 38 сбоев в работе электромагнита на его нверсном выходе устанавливаетс  логическа  единица, котора  поступает на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 39, вследствие чего снимаетс  сигнал с управл ющего входа ключа 3, который остаетс  в разомкнутом состо нии и управление электромагнитом автоматически прекращаетс . По окончании управлени  электромагнита размыкают коммутационный элемент 2.

Технический эффект от использовани  изобретени  выражаетс  в повышении эффективности управлени  и достоверности полного срабатывани  подвижной системы бесконтактного электромагнита. Это выражаетс  в том, что предлагаемое устройство обеспечивает не только подачу управл ющего сигнала в автоматическом режиме с контролем факта срабатывани  электромагнита , но и обеспечивает управление электромагнитом с фиксированием срабатывани  электромагнита лишь при достаточной величине хода  кор  и полном срабатывании подвижной системы электромагнита.

Кроме того, изобретение позвол ет вы вл ть неполное срабатывание подвижной системы электромагнита и обеспечивает в автоматическом режиме формирование повторного воздействи  управл ющего напр жени  на обмотку электромагнита при недостаточном ходе  кор  электромагнита с одновременной фиксацией каждого сбо  в работе подвижной системы электромагнита и, как следствие, позвол ет повысить надежность работы устройства автоматики, где используетс  управл емый электромагнит, так как предлагаемое устройство позвол ет своевременно вы вл ть электромагниты, у которых подвижна  система дает сбоив работе , и предотвратить дальнейшую эксплуатацию электромагнита, параметры подвижной системы которого по срабатыванию без сбоев не соответствуют предъ вл емым требовани м эксплуатации.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  электромагнитом , содержащее выводы дл  подключени  обмотки электромагнита, первый 5 триггер, элемент сравнени , инерционное звено, токоизмерительный резистор, выводы дл  подключени  источника питани  и первый ключ, выход которого соединен с первым выводом дл  подключени  обмотки

   0 электромагнита, второй вывод дл  подключени  обмотки электромагнита соединен с первым выводом токоизмерительного резистора , второй вывод которого соединен с вторым выводом дл  подключени  источ5 ника питани , вход инерционного звена соединен с первым входом элемента сравнени  и с токоизмерительным резистором , а выход инерционного звена соединен вторым входом элемента сравнени , о т л и0 чающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности и эффективности управлени , в него введены второй, третий и четвертый ключи, первый, второй и третий выпр мители, запоминающий элемент, диф5 ференциальный усилитель, компаратор, второй , третий и четвертый триггеры, первый, второй и третий элементы ЗАПРЕТ, первый и второй элементы И, счетчик импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, с первого по

   0 седьмой формирователи одиночного импульса , управл емый генератор импульсов, шина установки исходного состо ни  и коммутационный элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом дл 

   5 подключени  источника питани , второй вывод- с входом первого ключа, выход элемента сравнени  через первый выпр митель соединен с входом уставновки в нулевое состо ние первого триггера, вход установки в единичное

   0 состо ние которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, с управл ющими входами второго и третьего ключей, с входами установки в единичное состо ние второго и третьего триггеров и с инвертирующим вхо5 дом первого элемента ЗАПРЕТ, инверсный выход первого триггера соединен с входом четвертого ключа и с первым входом первого элемента И, а пр мой выход через второй ключ соединен с входом первого формиро0 вател  одиночного импульса, выход которого соединен с входом управл емого генератора импульсов, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с пр мым

   5 выходом третьего триггера, а выход - с пр мым входом второго элемента ЗАПРЕТ, инвертирующий вход которого соединен с инверсным выходом счетчика импульсов, а выход - с управл ющим входом первого ключа, токоизмерительный резистор соединем с входом второго выпр мител , выход которого через запоминающий элемент соединен с вторым выводом дл  подключени  источник литани , а также соединен с первым входом дифференциального усилител , второй вход которого соединен с токоизме- рительным резистором, а выход - с входом компаратора, выход которого через третий выпр митель соединен с входом установки в нулевое состо ние второго триггера, пр - мой выход которого соединен с пр мым входом первого элемента ЗАПРЕТ, а инверсный выход - с вторым входом первого элемента И, выход которого через второй формирователь одиночного импульса сое- динен с входом установки в нулевое состо ние третьего триггера, иверсный выход которого через третий формирователь одиночного импульса соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, с шиной установки исходного состо ни  и с входом установки в нулевое состо ние счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом четвер-

   того формировател  одиночного импульса, вход которого соединен с выходом четвертого ключа, управл ющий вход которого соединен с выходом первого элемента ЗАПРЕТ, выход первого ключа соединен с инвертирующим входом третьего элемента ЗАПРЕТ и через п тый формирователь одиночного импульса - с входом установки в нулевое состо ние четвертого триггера, вход установки в единичное состо ние которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а инверсный выход - с пр мым входом третьего элемента ЗАПРЕТ, выход которого через шестой формирователь одиночного импульса соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ и с третьим входом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом седьмого формировател  одиночного импульса, вход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а третий ключ подключен параллельно запоминающему элементу.

   П

   23

   26