Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung für die
Magnetspule eines einen beweglichen Anker umfassenden Elektro
magneten, bestehend aus einem in Reihe mit der Magnetspule lie
genden steuerbaren Schalter, der von einer Ansteuerschaltung
mit Vortransistor betätigt wird, die den steuerbaren Schalter
zunächst für eine Dauer, die in der Größenordnung der Anzugszeit
des Ankers liegt, abhängig von einem RC-Glied schließt und da
nach periodisch zur Verminderung der Halteleistung öffnet und
schließt.The invention relates to a control circuit for the
Magnet coil of an electric comprising a movable armature
magnets consisting of one in line with the solenoid
The controllable switch from a control circuit
is operated with pre-transistor, the controllable switch
initially for a duration of the order of the suit time
the anchor lies, depending on an RC link, closes and there
after periodically opens to reduce the holding power and
closes.
Bei einer bekannten Steuerschaltung der obengenannten Art
(DE-PS 36 23 908) ist zur Erzielung einer geringen Haltelei
stung für den Elektromagneten bei der Taktung eine gesonderte
Regelschaltung mit einer Istwerterfassung und einem Soll- Ist
wert-Vergleich vorhanden, die ein relativ hohes Leistungs
niveau erfordert und damit eine relativ große Baugröße der
Schaltung benötigt.In a known control circuit of the type mentioned above
(DE-PS 36 23 908) is to achieve a low holding
a separate for the electromagnet in the clocking
Control circuit with an actual value acquisition and a target-actual
value comparison exists that is a relatively high performance
level required and thus a relatively large size of the
Circuit required.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde,
eine Steuerschaltung der obengenannten Art dahingehend zu ver
bessern, daß bei geringer Bauelementeanzahl die Baugröße der
Schaltung verkleinert werden kann. Dies wird auf einfache Weise
dadurch erreicht, daß die Ansteuerschaltung aus einem Hex-In
verterbaustein besteht, von dem zwei Inverterstufen für den
Einschaltimpuls im Zusammenwirken mit zwei RC-Gliedern, zwei
Inverterstufen für die periodische Taktung mit einem RC-Glied
und zwei Dioden und die weiteren zwei Inverterstufen zur
direkten Ansteuerung des steuerbaren Schalters bestimmt sind.
Hierdurch ist es möglich, die Steuerschaltung mit der Spule in
einem Gehäuse zu integrieren. Die Schaltung kann in der Regel
den Platz einnehmen, der durch die Reduktion des Spulenvolumens
infolge der Verringerung der Halteleistung freigeworden ist.
Die Baugroße der eingesetzten Schaltung sollte an sich das
durch die Reduktion gewonnene Volumen deutlich unterschrei
ten, was bei Spulenspannungen, die im Bereich der Versorgungs
spannung der Elektronik liegen, relativ einfach zu erfüllen
ist, da keine zusätzliche Spannungsversorgungsschaltung für
die Elektronik eingesetzt werden müssen. Bei höheren Versor
gungsspannungen erreicht man zwangsläufig eine Grenze, an
welcher die Einsparung an Spulenvolumen dem Einsatz von Schal
tungsvolumen gleichkommt. Durch die Erfindung wird auch in
dieser Richtung ein relativ hoher Spannungswert dieser Grenze
erreicht. Als vorteilhaft hat es sich bei erfindungsgemäßen
Steuerschaltung erwiesen, wenn der Einschaltimpuls eine Ver
zögerungszeit beinhaltet, die mittels eines ersten RC-Gliedes
und des ersten Inverters erzeugt ist und der eigentliche Ein
schaltimpuls durch das Entladen eines Kondensators auf den
Eingang der zweiten Inverterstufe erzeugt ist, indem der In
vertereingang kurzzeitig auf low liegt. Eine weitere Vereinfa
chung ergibt sich, wenn der Einschaltimpuls über eine UND-
Verknüpfung mit den Inverterstufen für den steuerbaren
Schalter und den Inverterstufen für die periodische Taktung
in Wirkverbindung steht. Eine einfache Ausbildung der UND-
Verknüpfung ergibt sich, wenn die UND-Verknüpfung vom Ein
schaltimpuls invertierend über den Vortransistor und von der
periodischen Taktung über den Kondensator erfolgt. Durch die
Verwendung des Hex-Inverterbausteines ist es auch möglich,
die Spannungsversorgung für die Elektronik bei relativ hohen
Spulenspannungen zu vereinfachen. Hier hat es sich als vor
teilhaft erwiesen, wenn die Spannungsversorgung für die An
steuerschaltung über die Reihenschaltung eines hochohmigen
Widerstandes mit der Parallelschaltung aus einer Zenerdiode mit
geringem Eigenbedarf und einem Kondensator besteht. Hier kann
beispielsweise für die Spannungsversorgung inklusive Überspan
nungsschutz und Entstörmaßnahmen, bei einer Spulenspannung von
maximal 264 V mit einer Verlustleistung höchstens 0,2 Watt aus
gekommen werden, wenn der Widerstand ein 0,25 W-SMD-Widerstand
ist. Die Verlustleistung der erfindungsgemaßen Schaltung
kann kleingehalten werden, wenn der steuerbare Schalter ein
elektronischer Schalter mit niedriger Eingangskapazität ist.The present invention is therefore based on the object
to ver a control circuit of the above type
improve that with a small number of components, the size of the
Circuit can be reduced. This is done in a simple way
thereby achieved that the drive circuit from a hex-in
consists of two inverter stages for the
Switch-on impulse in cooperation with two RC elements, two
Inverter stages for periodic clocking with an RC element
and two diodes and the other two inverter stages for
direct control of the controllable switch are determined.
This enables the control circuit with the coil in
to integrate a housing. The circuit can usually
take up space by reducing the coil volume
has become free as a result of the reduction in the holding power.
The size of the circuit used should be that
volume clearly undercut by the reduction
ten, what with coil voltages in the area of the supply
voltage of the electronics are relatively easy to meet
is because there is no additional voltage supply circuit for
the electronics must be used. At higher utility
supply voltages inevitably reach a limit
which saves the coil volume by using scarf
volume equals. The invention also in
this direction a relatively high voltage value of this limit
reached. It has proven advantageous in the case of the invention
Control circuit proved when the switch-on pulse Ver
delay time includes that by means of a first RC element
and the first inverter is generated and the actual one
switching impulse by discharging a capacitor on the
Input of the second inverter stage is generated by the In
the input is temporarily low. Another simplification
This results when the switch-on pulse is
Link to the inverter stages for the controllable
Switch and the inverter stages for periodic clocking
is in operative connection. A simple education of the AND
Linking occurs when the AND link from on
switching pulse inverting via the pre-transistor and from the
periodic clocking takes place via the capacitor. Through the
Using the hex inverter module, it is also possible
the voltage supply for the electronics at relatively high
Simplify coil voltages. Here it turns out to be
Proven partially if the power supply for the An
control circuit via the series circuit of a high impedance
Resistance with the parallel connection from a Zener diode with
low own consumption and a capacitor. Here can
for example for the power supply including span
Protection and interference suppression measures with a coil voltage of
a maximum of 264 V with a power loss of at most 0.2 watts
come when the resistor is a 0.25 W SMD resistor
is. The power loss of the circuit according to the invention
can be kept small when the controllable switch is on
electronic switch with low input capacity.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der
Erfindung beschrieben.An embodiment according to the
Invention described.
Die Spannungsversorgung für die Steuerschaltung erfolgt über
einen Brückengleichrichter 1, der an die Netzklemmen 2, 3 an
geschlossen ist, die über einen Kondensator 4 gebrückt sind.
An die Gleichstromseite des Brückengleichrichters ist die
Reihenschaltung aus dem steuerbaren Schalter 5 mit der Paral
lelschaltung der Magnetspule 6 und der Freilaufdiode 7 geschal
tet. Parallel hierzu liegt die Spannungsversorgung für die
elektronische Schaltung, die aus dem Widerstand 8, der in Reihe
mit der Parallelschaltung aus Zenerdiode 9 und Kondensator 10
liegt. Am Verbindungspunkt von Widerstand 8 und der Parallel
schaltung von Zenerdiode 9 und Kondensator 10 liegen über einen
Kondensator 11 zwei Inverterstufen 12 und 13 über einen weiteren
Kondensator 14 in Reihe hintereinander. Der Verbindungspunkt von
Kondensator 14 und der Eingang der Inverterstufe 13 ist mit dem
einen Ende eines Widerstandes 15 verbunden, dessen anderes Ende
am Verbindungspunkt zwischen Widerstand 8 und Kondensator 11
liegt, der gleichzeitig mit dem einen Ende eines weiteren Kon
densators 15 in Verbindung steht, der mit dem anderen Ende an
der Minusseite des Brückengleichrichters angeschlossen ist.
Die Kondensatoren 11 und 15 sind über einen Widerstand 16 über
brückt. Der Ausgang der Inverterstufe 13 ist an den Steuer
eingang eines Vortransistors 17 angeschlossen. Die Leistungs
anschlüsse des Vortransistors 17 liegen einerseits am Minus
pol des Brückengleichrichters und andererseits an den gebrück
ten Eingängen der Inverterstufen 18, 19, deren zusammenge
schaltete Ausgänge am Steuereingang des steuerbaren Schalters 5
liegen. Die gebrückten Eingänge der Inverterstufen 18, 19
liegen an dem einen Ende eines Kondensators 20, der mit dem
Ausgang einer weiteren Inverterstufe 21, der mit einer
weiteren Inverterstufe 22 in Reihe geschaltet ist, verbun
den ist. Die Reihenschaltung der Inverterstufen 20 und 21
ist über den Kondensator 23 überbrückt. Parallel zur Inverter
stufe 22 liegen die Reihenschaltungen von Widerstand 24 und
Diode 25 bzw. Widerstand 26 und Diode 27.The voltage supply for the control circuit takes place via a bridge rectifier 1 , which is connected to the power terminals 2 , 3 , which are bridged via a capacitor 4 . On the DC side of the bridge rectifier, the series circuit from the controllable switch 5 with the parallel circuit of the solenoid 6 and the freewheeling diode 7 is switched. In parallel to this is the voltage supply for the electronic circuit, which consists of the resistor 8 , which is in series with the parallel circuit comprising the Zener diode 9 and the capacitor 10 . At the connection point of resistor 8 and the parallel circuit of Zener diode 9 and capacitor 10 , two inverter stages 12 and 13 are connected in series via a further capacitor 14 via a capacitor 11 . The connection point of capacitor 14 and the input of inverter stage 13 is connected to one end of a resistor 15 , the other end of which lies at the connection point between resistor 8 and capacitor 11 , which is simultaneously connected to one end of a further capacitor 15 which is connected at the other end to the minus side of the bridge rectifier. The capacitors 11 and 15 are bridged via a resistor 16 . The output of the inverter stage 13 is connected to the control input of a pre-transistor 17 . The power connections of the pre-transistor 17 are on the one hand at the negative pole of the bridge rectifier and on the other hand at the bridged inputs of the inverter stages 18 , 19 , the outputs of which are connected to the control input of the controllable switch 5 . The bridged inputs of the inverter stages 18 , 19 are located at one end of a capacitor 20 , which is connected to the output of a further inverter stage 21 , which is connected in series with a further inverter stage 22 . The series connection of the inverter stages 20 and 21 is bridged via the capacitor 23 . Parallel to the inverter stage 22 are the series connections of resistor 24 and diode 25 or resistor 26 and diode 27 .
Der Einschaltimpuls wird über die Inverterstufen 12 und 13
realisiert. Das Verzögerungsglied gibt mit Hilfe von dem Kon
densator 11 und dem Widerstand 16 am Ausgang des Inverters 12
einen verzögerten high-Impuls ab. Die Verzogerungszeit ent
spricht der Anstiegsdauer der Versorgungsspannung und sorgt
damit dafür, daß der Transistor 5 nicht geschaltet werden kann,
solange die Elektronik noch nicht voll betriebsbereit ist.
Ein weiteres Verzögerungsglied des Einschaltimpulses sorgt
dann mit Hilfe von Kondensator 14 und dem Widerstand 15 dafür,
daß die Spannung am Eingang des Inverters 13 kurzzeitig durch
das Entladen vom Kondensator 14 in Richtung low gezogen wird
und dabei für die Dauer des Einschaltimpulses den Low-Level
des Inverters unterschreitet, so daß dieser für diese Zeit
am Ausgang der Inverterstufe 8 eine high-Impuls abgeben
kann, der dann den Transistor 17 durchschaltet. Der Transistor
17 hat die Aufgabe, die Treibereingänge der Inverterstufen
18 und 19 auf low zu ziehen, damit deren Ausgänge den Schalt
transistor 5 durchsteuern können.The switch-on pulse is implemented via inverter stages 12 and 13 . The delay element outputs a delayed high pulse from the capacitor 11 and the resistor 16 at the output of the inverter 12 . The delay time corresponds to the rise time of the supply voltage and thus ensures that the transistor 5 cannot be switched as long as the electronics are not yet fully operational. Another delay element of the switch-on pulse then ensures with the aid of capacitor 14 and the resistor 15 that the voltage at the input of the inverter 13 is briefly pulled in the low direction by the discharge from the capacitor 14 and thereby the low level of the switch-on pulse Inverter falls below, so that it can emit a high pulse at this time at the output of inverter stage 8 , which then switches transistor 17 on. The transistor 17 has the task of pulling the driver inputs of the inverter stages 18 and 19 to low so that their outputs can control the switching transistor 5 .
Der periodische Takt wird mit Hilfe eines einfachen, aus den
beiden Invertern 21 und 22 aufgebauten Taktgenerators erzeugt
und über einen aus zwei weiteren Inverterstufen 18, 19 be
stehenden Treiber ständig auf den Schalttransistor 5 gegeben.
Für die Dauer des Einschaltimpulses treibt der Taktgenerator
die Kapität 20. Diese wurde daher so gewählt, daß der Takt sau
ber übertragen wird, andererseits der Energieverbrauch während
des Einschaltimpulses möglichst klein ist. Der Treiber vor dem
Schalttransistor 5 sorgt für das schnelle und saubere Durch
schalten. Die Erfindung ermöglicht somit drei Funktionen mit
nur einem elektronischen Baustein, nämlich dem Hex-Inverter
baustein, der als IC ausgebildet ist und zwar Treiben, Ein
schalten und Takten. Die Spannungsversorgung besteht, wie er
wähnt, für die Elektronik nur aus drei Bauelementen, nämlich
dem Widerstand 8, der Zenerdiode 9 und dem Kondensator 10.
An dem Verbindungspunkt von Widerstand 8 und Zenerdiode 9 wird
nur ein sehr geringer Strom entnommen, so daß auch die Abmes
sungen vom Widerstand 8 klein ausfallen können. Im Ausfüh
rungsbeispiel wurde für den Widerstand 8 ein SMD-Widerstand
verwand, der eine maximale Belastbarkeit von 0,3 Watt auf
weist, bei einer Spulenbetriebsspannung von maximal 264 V.
Die Zenerdiode 9 kommt mit einem Eigenbedarf von maximal
250 Mikroampere aus. Es wird ein Schaltungsstrom von maximal
1 mA benötigt. Der geringe Schaltungsstrom ist auch auf die
allgemein hochohmige Schaltungsdimensionierung und die gerin
ge Schaltungskomplexität, d. h. den geringen Bauteileaufwand
sowie die relativ niedriger Eingangskapazität des Schalt
transistors 5 zurückzuführen, welche die größte Last dieser
Schaltung ist. Die Schaltungsfunktion ist auf das Einschalten
des Magnetsystems durch einen hinreichend langen Impuls und
das darauffolgende Takten der Spulenspannung abgestimmt. Das
Tastverhältnis der Taktung ist dabei so niedrig gewählt, daß
das Magnetsystem auch bei Stoßbelastung geschlossen bleibt und
so hoch jedoch, daß es auf Dauer mit dem aus der Taktung re
sultierenden Strom belastet werden darf.The periodic clock is generated with the aid of a simple clock generator constructed from the two inverters 21 and 22 and is continuously given to the switching transistor 5 via a driver consisting of two further inverter stages 18 , 19 . The clock generator drives the capacitor 20 for the duration of the switch-on pulse. This was therefore chosen so that the clock is transferred clean, on the other hand, the energy consumption during the switch-on pulse is as small as possible. The driver in front of the switching transistor 5 ensures fast and clean switching. The invention thus enables three functions with only one electronic module, namely the hex inverter module, which is designed as an IC, namely driving, switching on and clocking. The voltage supply, as he thinks, consists of only three components for the electronics, namely the resistor 8 , the Zener diode 9 and the capacitor 10 . At the connection point of resistor 8 and Zener diode 9 , only a very small current is drawn, so that the dimen solutions of resistor 8 can also be small. In the exemplary embodiment, an SMD resistor was used for the resistor 8 , which has a maximum load capacity of 0.3 watts, with a coil operating voltage of a maximum of 264 V. The Zener diode 9 requires a maximum of 250 microamps. A maximum switching current of 1 mA is required. The low circuit current is also due to the generally high-impedance circuit dimensioning and the low circuit complexity, ie the low number of components and the relatively low input capacitance of the switching transistor 5 , which is the greatest load of this circuit. The circuit function is coordinated with the switching on of the magnet system by a sufficiently long pulse and the subsequent clocking of the coil voltage. The pulse duty factor of the clocking is chosen so low that the magnet system remains closed even when impacted and so high, however, that it may be loaded with the current resulting from the clocking in the long run.