PL178333B1

PL178333B1 - Sposób sterowania co najmniej jednym magnesem sterowanym elektrycznie

Info

Publication number: PL178333B1
Application number: PL95318462A
Authority: PL
Inventors: Georg Strauss
Original assignee: Bosch Siemens Hausgeraete
Priority date: 1994-08-23
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 2000-04-28
Also published as: TR199500942A2; DE59503808D1; PL318462A1; EP0776496B1; CN1160444A; ES2125027T3; BR9508737A; EP0776496A1; WO1996006388A1

Abstract

1. Sposób sterowania co najmniej jednym magnesem sterowanym elektrycznie, przy danej mocy sterujacej, przy czym przez magnes przelacza sie element przelaczeniowy do zadanego polozenia, w którym pozostawia sie element przelaczeniowy, znamienny tym, ze po przelaczeniu elementu przelaczeniowego do zadanego polozenia zasila sie magnes wielo- krotnie, przynajmniej chwilowo, w ustalonych z góry odstepach czasu, przez moc sterujaca, odpowiadajaca temu polozeniu przelaczeniowemu. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania co najmniej jednym magnesem sterowanym elektrycznie, przy danej mocy sterującej.

Znany jest sposób sterowania magnesem sterowanym elektrycznie, podczas którego przełącza się element przełączeniowy do żądanego położenia, w którym pozostawia się element przełączeniowy..

Znany jest sposób sterowania dwustanowymi zaworami magnetycznymi, stosowanymi w chłodziarkach wielotemperaturowych, służących do sterowania dopływem czynnika chłodniczego do parowników umieszczonych w komorach o różnych temperaturach. Tego typu układy stosowane w urządzeniach chłodzących mająpo stronie wejściowej element logiczny do oceny parametrów sterujących, takich jak sygnały regulatora temperatury, za pomocą którego po stronie wyjściowej układu z daną mocą sterującą sterowany jest triak albo dwa tyrystory włączone antyrównolegle do siebie dla uruchamiania dwustanowego zaworu magnetycznego. W podzespołach półprzewodnikowych, wskutek wystąpienia wartości szczytowych napięcia sieciowego w napięciu zasilającym, może nastąpić zapłon, który powoduje wytwarzanie niepożądanego impulsu sterującego zaworem magnetycznym, przez co jest on przestawiany z żądanego położenia zależnego od sygnałów regulatora temperatury do położenia przeciwnego. To może spowodować wzrost temperatury w komorze mrożącej dwutemperaturowego urządzenia chłodzącego ponad dozwoloną wartość, a więc mieć niekorzystny wpływ na przechowywany w niej towar, przynajmniej pod względem wyglądu i smaku, natomiast z drugiej strony spadek temperatury w komorze chłodzącej urządzenia może prowadzić do zniszczenia pojemników z chłodzonym towarem płynnym.

Znany jest z opisu zgłoszeniowego francuskiego nr 2 600 150 sposób sterowania dwustanowym zaworem magnetycznym z elementem przestawiania zaworu, przy pomocy którego

178 333 ustawia się dwa położenia zaworu. Przełączanie elementu przestawiającego zawór następuje poprzez krótkotrwałe zasilanie elektromagnesów, przy czym element przestawiający zawór jest utrzymywany w żądanym położeniu przez strumień magnetyczny wytwarzany przez magnesy trwałe.

Znany jest z opisu zgłoszeniowego japońskiego nr 62 288 783 układ sterujący zaworem magnetycznym, który zawiera sterujący obwód prądowy, przy włączaniu którego zawór magnetyczny jest otwierany. Po upływie ustalonego okresu czasu, ze sterującego obwodu prądowego jest przekazywany do cewki magnetycznej sygnał o przeciwnej biegunowości, aby utrzymać otwarte położenie zaworu magnetycznego. Przy początkowym otwarciu zaworu magnetycznego jest on więc sterowany bezpośrednio, natomiast dla utrzymania stanu otwartego podaje się sygnał o przeciwnej biegunowości na cewkę magnetyczną.

Sposób według wynalazku polega na tym, że po przełączeniu elementu przełączeniowego do żądanego położenia zasila się magnes wielokrotnie, przynajmniej chwilowo, w ustalonych z góry odstępach czasu, przez moc sterującą, odpowiadającątemu położeniu przełączeniowemu.

Korzystnie, zasila się magnes przez moc sterującą, którą uzyskuje się przez podzespoły półprzewodnikowe, które po przełączeniu elementu przełączeniowego do żądanego położenia zasila się wielokrotnie, w ustalonych z góry odstępach czasu, przez sygnał sterujący udostępnieniem mocy sterującej.

Korzystnie, stosuje się odstępy czasu pomiędzy sygnałami sterującymi o jednakowej długości.

Korzystnie, moc sterującą uzyskuje się przez połówki przebiegu napięcia przemiennego, wytwarzające ciąg wielu sygnałów sterujących następujących bezpośrednio po sobie, przy czym stosuje się dwa następujące po sobie ciągi sygnałów sterujących oddzielone od siebie odstępem czasu, który jest duży w porównaniu z okresami połówek przebiegu.

Korzystnie, sygnały sterujące wytwarza się samoczynnie przez jednostkę sterującą, w zależności od co najmniej jednego parametru sterującego.

Zaletąwynalazkujest zapewnienie tego, że w łatwy sposób unika się wywołanej w niezamierzony sposób zmiany pożądanego położenia magnesu sterowanego elektrycznie. Dzięki wynalazkowi zapewnia się, że magnes zawsze utrzymuje się pożądanym położeniu przełączeniowym bez środków kontrolnych i związanych z nimi środków oceniających, tak że niezawodnie zapobiega się niepożądanym, błędnym położeniom magnesu, prowadzącym w pewnych przypadkach do uszkodzeń. Wynalazek zapewnia, że zawór magnetyczny sterowany elektrycznie, po tym gdy zostanie ustawiony w wymaganym położeniu przez sygnał sterujący, jest sterowany ponownie w określonych odstępach czasu przez sygnały sterujące odpowiadające temu położeniu. Zawór magnetyczny w obu przypadkach, czyli przy pierwszym przełączeniu elementu przestawiającego zawór i przy dalszym sterowaniu dla utrzymania położenia zaworu, jest zawsze sterowany sam, a nie poprzez trzeci element ustawiający o zdolności sterującej. Zdolność sterująca nie zależy tu od biegunowości sygnału i nie jest potrzebny inwerterowy element przełączający'.

Wynalazek zapewnia sterowanie elektromagnesem w szczególnie prosty sposób, przy czym w przypadku uszkodzenia elementy sterujące można szybko wymienić. Minimalizuje się możliwość wystąpienia błędnego położenia magnesu sterowanego elektrycznie. Zapewnia się w dostateczny sposób pożądane położenie przełączeniowe elementu przełączeniowego uruchamianego elektromagnesem i jednocześnie minimalizuje się zużycie energii przez układ i jego obciążenie.

Przedmiot wynalazku jest wyjaśniony w przykładzie wykonania w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia dwutemperaturowe urządzenie chłodzące z otwartymi drzwiami, z komorą chłodzącą i komorą mrożącą, których temperatury są sterowane przez elektroniczne urządzenie regulujące, fig. 2 - fragment elektronicznego urządzenia regulującego z elektronicznym układem do wytwarzania sygnałów sterujących, zapewniających potrzebne położenie przełączeniowe dwustanowego zaworu magnetycznego sterującego dopływem czynnika chłodniczego do komór chłodzących i fig. 3 - przebiegi sygnałów sterujących, odpowiadających obu położeniom przełączeniowym dwustanowego zaworu magnetycznego w funkcji czasu.

178 333

Figura 1 przedstawia zespół 10 chłodziarki i zamrażarki, którego obudowa 11 izolująca cieplnie ma dwie komory przedzielone termicznie ściarfkąpośrednią 12 izolującącieplnie, umieszczone jedna nad drugą i zamykane oddzielnymi drzwiczkami 13 i 14. Komora znajdująca się wyżej i zamykana drzwiczkami 13 jest komorą chłodzącą 15, wyposażonąw półki 16 umieszczone jedna nad drugą w pewnych odstępach. Druga komora, znajdująca się pod komorą chłodzącą 15, oddzielona od niej izolującącieplnie ściardkąpośrednią 12 i zamykana drzwiczkami 14, jest komorą mrożącą 17, wyposażoną w pojemniki 18 wysuwane jak szuflady.

Zarówno komora chłodząca 15 jak i komora mrożąca 17 sąwyposażone w nie pokazane parowniki do utrzymywania określonej temperatury przechowywania, włączone w również nie pokazany obieg chłodzący, w którym znajduje się sprężarka zaopatrująca parowniki w płynny czynnik chłodniczy, zasilana w sposób nieciągły. Fazy włączania i wyłączania sprężarki zależą od temperatur panujących w komorach, które sąmierzone przez nie pokazane czujniki temperaturowe i z jednej strony przetwarzane wstępnie w logicznym układzie oceniającym 19, włączonym do elektronicznego urządzenia regulującego, na wartości określone w elementach wskazujących temperaturę, a z drugiej strony w układzie przetwarzającym 30 sąprzetwarzane na sygnały cyfrowe „A” i „B”, które można przetwarzać dalej.

Figura 2 przedstawia, że sygnały cyfrowe „A” i „B” na wyjściu logicznego układu oceniającego 19 stanowią sygnały wejściowe dla układu przetwarzającego 30, przy czym dodatni sygnał wyjściowy „A” sygnalizuje wymaganie obniżenia temperatury dla komory chłodzącej 15, natomiast dodatni sygnał wyjściowy „B” oznacza wymaganie obniżenia temperatury dla komory mrożącej 17. Sygnał wyjściowy „A” logicznego układu oceniającego 19 doprowadza się w celu dalszego przetworzenia, poprzez rezystor 30.1 ograniczający prąd, do jednego wejścia elementu NIE-I 31, a do jego drugiego wejścia doprowadza się sygnał wejściowy „C”, który może przyjmować wartość logiczną 1, jak również wartość logicznąO, z których każda jest wytwarzana przez przerzutnik Schmitta NIE-I 32, przy czym czas trwania każdego ze stanów ma różną długość. Czas trwania wynika w przypadku wartości logicznej 1 z czasu ładowania kondensatora 34 podłączonego jedną okładziną poprzez rezystor 33 i podłączonego drugą okładziną do masy. Przed członem RC do ustalania kierunku prądu ładowania jest włączona dioda 35 sprzężona katodą z rezystorem 33. Czas trwania wartości logicznej 0 dla sygnału wejściowego „C” jest określony przez człon RC utworzony przez kondensator 34 i rezystor 36, którego rezystancja, w celu wydłużania czasu trwania dla wartości logicznej 0, jest znacznie większa niż rezystora 33.

Ponadto logiczny układ oceniający 19 jest połączony wyjściem wytwarzającym cyfrowy sygnał „A” poprzez diodę 37 z wyjściem zasilającym „L” układu przetwarzającego 30, które służy do oceny napięcia przemiennego wymaganego przy eksploatacji urządzeń gospodarstwa domowego. Wyjście zasilające „L” jest przyłączone do rezystora 38 ograniczającego prąd roboczy podzespołów logicznych, który jest połączony z dwiema diodami 39 i 40 połączonymi szeregowo. Dioda 39 jest połączona katodą z dodatnim wyprowadzeniem źródła napięcia stałego U_B, natomiast dioda 40 jest połączona anodą z potencjałem zerowym, który tworzy wyprowadzenie zerowe „N” napięcia przemiennego. Potencjał powstający w punkcie połączenia diod 39 i 40 połączonych szeregowo jest przykładany do wejścia przerzutnika Schmitta NIE-I 41, którego oba wejścia sąpołączone ze sobą. Wyjście przerzutnika Schmitta NIE-I 41 jest podłączone do katody diody 41.1, której anoda jest połączona z wejściem przerzutnika Schmitta NIE-I 42, do którego doprowadzany jest dodatkowo sygnał wyjściowy „B” logicznego układu oceniającego 19. Na drugim wejściu przerzutnika Schmitta NIE-I 42 występuje sygnał „C”. Wyjście przerzutnika Schmitta NIE-I 42 jest podłączone tak, jak wyjście przerzutnika Schmitta NIE-I 31, z bazą tranzystora pnp 43, którego emiter jest podłączony do źródła napięcia stałego Ub, natomiast kolektor jest połączony poprzez rezystor 44 ograniczaj ący prąd kolektora z potencj ałem zerowym. Pomiędzy kolektorem tranzystora pnp 43 i rezystorem 44 jest włączona końcówka bramki podłączona poprzez rezystor wstępny 44.1 ograniczający prąd do odbierania prądu zapłonu triaka 45, z którego drugąkońcówkąelektrody głównej jest połączony dwustanowy zawór magnetyczny 46 sterowany elektrycznie, przełączający dwa tory prądu, sprzężony z wyjściem zasilającym „L”

178 333 napięcia przemiennego 230 wolt. Druga elektroda główna triaka 45 jest połączona z wyprowadzeniem zerowym „N” źródła napięcia przemiennego.

W przypadku wystąpienia zapotrzebowania na obniżenie temperatury komory chłodzącej 15 z powodu wzrostu jej temperatury, jest to wykrywane przez czujnik kontrolujący temperaturę chłodzonego powietrza. Sygnał wytworzony przez czujnik temperatury jest przetwarzany przez logiczny układ oceniający 19 na wartość logiczną 1 najego wyjściu. Ten poziom sygnału, doprowadzany na wejście przerzutnika Schmitta NIE-I 31, wywołuje wraz z identycznym poziomem sygnału „C” na wyjściu przerzutnika Schmitta 31 niski poziom sygnału, czyli wartość logiczną 0, oddziałującą na bazę tranzystora pnp 43 służącego jako przełącznik, przez co jest on przestawiany w stan przewodzenia.

Sygnał wejściowy „C” na wej ściu przerzutnika Schmitta NIE-I 31, wytwarzany przez samoczynne przełączenie przerzutnika Schmitta NIE-I 32, tylko podczas ładowania kondensatora 34 poprzez rezystor 3 3 ma poziom wysoki, czyli wartość logiczną 1, natomiast w czasie rozładowywania kondensatora 34 poprzez rezystor 36 ma poziom niski. Stany poziomu są zależne od przekroczenia albo zejścia poniżej ustalonego z góry progu przełączania na wejściu przerzutnika Schmitta NIE-I 32.

Na sygnał wyjściowy przerzutnika Schmitta NIE-I 31 ma jeszcze wpływ ocena sieciowego napięcia przemiennego do zasilania zespołu 10 chłodziarki i zamrażarki, na przykład 230 wolt. Przez ujemną połowę przebiegu sinusoidalnego napięcia przemiennego zarówno dioda 40, jak i dioda 37 sąprzełączane w stan przewodzenia, tak że sygnał „A” na wejściu przerzutnika Schmitta NIE-I 31 ma stan niski w przybliżeniu na okres trwania tej połowy przebiegu, przez co wyjście przerzutnika Schmitta NIE-I 31 przechodzi na poziom wysoki, blokując przez to tranzystor pnp

43. Z kolei dodatnia połowa przebiegu sinusoidalnego napięcia przemiennego nie może wpływać na niski poziom sygnału, ustawiony początkowo na wyjściu przerzutnika Schmitta NIE-I 31, więc przełączany przez niego tranzystor pnp 43 i wywoływany zapłon triaka 45 powodujązasilanie dwustanowego zaworu elektromagnetycznego 46, przez co następuje żądana zmiana położenia elementu przełączeniowego zaworu w celu poprowadzenia czynnika chłodniczego do parowników komory chłodzącej 15.

Oddziaływanie jest uniemożliwione dzięki włączeniu, pomiędzy wyjściem sygnału „A” logicznego układu oceniającego 19 i wejściem przerzutnika Schmitta NIE-I 41, diody 37, która jest włączona tak, że przy poziomie niskim występującym przy braku zapotrzebowania na obniżenie temperatury na wyjściu sygnału „A” wskutek dodatniej połowy przebiegu sinusoidalnego napięcia przemiennego, nie może powstać poziom wysoki na wejściu przerzutnika Schmitta NIE-I 31, który w niedozwolony sposób spowodowałby przesterowanie tranzystora 43.

Przez okres, w którym sygnał „C” ma poziom wysoki i komora chłodząca 15 wymaga obniżenia temperatury, zawór magnetyczny 46 jest zasilany do dodatnich połówek przebiegu sinusoidalnego napięcia przemiennego, następujących po sobie w równych odstępach czasu, co jest pokazane na fig. 3 jako położenie „1”, przez co element przełączeniowy zaworu magnetycznego 46, służący jako kotwica elektromagnesu, jest utrzymywany w żądanym położeniu przełączenia. Przez czas tp, oznaczony na fig. 3 w położeniu „1”, równy czasowi trwania przerwy w sterowaniu i odpowiadający czasowi rozładowania kondensatora 34, sygnał „C” ma poziom wysoki, przez co na wyjściu przerzutnika Schmitta NIE-I 31 powstaje poziom wysoki, przestawiający tranzystor pnp 43 w stan nieprzewodzenia, więc w tym czasie zawór magnetyczny 46 nie jest zasilany sterującą. Po upływie czasu tp sygnał „C” ma ponownie poziom wysoki, przez co zawór magnetyczny 46 jest zasilany mocą sterującą w postaci dodatnich połówek przebiegu sieciowego napięcia przemiennego, aby zapewnić, że element przełączeniowy zaworu magnetycznego 46 zostanie z powrotem nastawiony na potrzebne położenie, gdyby został z niego przestawiony na przykład wskutek zapłonu triaka 45. Jako długość przerwy w sterowaniu, czas tP okazał się użyteczny już przy 30 sekundach, natomiast korzystny dla trwania sygnału „C” okazał się przy 70 ms.

Zapotrzebowanie na obniżenie temperatury komory mrożącej 17 jest sygnalizowane przez poziom wysoki na wyjściu „B” logicznego układu oceniającego 19, który po stronie wejścia dochodzi poprzez rezystor 30.2 ograniczający prąd, podobnie jak sygnał „C” do przerzutnika

178 333

Schmitta NIE-I 42, który przy zapotrzebowaniu na obniżenie temperatury komory mrożącej 17 służy do sterowania tranzystorem pnp 43 i przez to również do sterowania zaworem magnetycznym 46 poprzez triak 45. Jego moc sterująca przy zapotrzebowaniu na obniżenie temperatury dla komory mrożącej 17 jest tworzona przez ujemne połówki przebiegu sinusoidalnego napięcia przemiennego, przedstawione na fig. 3 w położeniu „0”. Ocenia się przy tym przebieg sinusoidalnego napięcia przemiennego poprzez połączone szeregowo diody 39 i 40. Wyłącznie ujemna połówka przebiegu przez układ przerzutnika Schmitta NIE-I 41 w połączeniu z dioda 41.1, przy właściwym poziomie sygnału „C” na wyjściu przerzutnika Schmitta NIE-I 42, może dawać poziom niski i przez to przełączenie tranzystora pnp 43, natomiast dodatnia połówka przebiegu sinusoidalnego napięcia przemiennego nie może powodować sterowania tranzystorem 43 służącym jako przełącznik elektroniczny. Dzięki podłączeniu diody 41.1 na wyjściu przerzutnika Schmitta NIE-I 41, przy wysokim poziomie sygnału „B” na wyjściu logicznego układu oceniającego 19, odpowiedni sygnał wejściowy na przerzutniku Schmitta NIE-I 42 następuje za sygnałem wyjściowym przerzutnika Schmitta NIE-I 41, natomiast przy poziomie niskim na wyjściu sygnału „B” jest zapewnione, że pozostaje on utrzymany niezależnie od sygnału wyjściowego przerzutnika Schmitta NIE-I 41 na wejściu przerzutnika Schmitta NIE-I 42. Analogicznie do sterowania zaworem magnetycznym 46 dodatnimi połówkami przebiegu w położeniu „1” pokazanym na fig. 3, doprowadza się ujemne połówki przebiegu z fig. 3 w położeniu „0” jako moc sterującą do zaworu magnetycznego 46 tylko przez czas trwania poziomu wysokiego na wyjściu przerzutnika Schmitta NIE-I 32.

Aby nadal zapewnić określone, potrzebne położenie dla komory mrożącej 17 po przełączeniu elementu przełączeniowego zaworu, służącego jako kotwica i aby element przełączeniowy zaworu znajdował się w żądanym położeniu, jest on zasilany okresowo ciągiem sygnałów służących jako moc sterująca w postaci ujemnych połówek przebiegu sinusoidalnego napięcia przemiennego, przy czym długość ciągu sygnałów jest określona przez czas trwania poziomu wysokiego dla sygnału „C”, a czas tp pomiędzy ciągami sygnałów przez czas trwania poziomu niskiego sygnału „C”.

178 333

Położenie 1 r\ r\ r\ r\ r\

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób sterowania co najmniej jednym magnesem sterowanym elektrycznie, przy danej mocy sterującej, przy czym przez magnes przełącza się element przełączeniowy do żądanego położenia, w którym pozostawia się element przełączeniowy, znamienny tym, że po przełączeniu elementuprzełączeniowego do żądanego położenia zasila się magnes wielokrotnie, przynajmniej chwilowo, w ustalonych z góry odstępach czasu, przez moc sterującą, odpowiadającą temu położeniu przełączeniowemu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zasila się magnes przez moc sterującą, którą uzyskuje się przez podzespoły półprzewodnikowe, które po przełączeniu elementu przełączeniowego do żądanego położenia zasila się wielokrotnie, w ustalonych z góry odstępach czasu, przez sygnał sterujący udostępnieniem mocy sterującej.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się odstępy czasu pomiędzy sygnałami sterującymi o jednakowej długości.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że moc sterującą uzyskuje się przez połówki przebiegu napięcia przemiennego, wytwarzające ciąg wielu sygnałów sterujących następujących bezpośrednio po sobie, przy czym stosuje się dwa następujące po sobie ciągi sygnałów sterujących oddzielone od siebie odstępem czasu, który jest duży w porównaniu z okresami połówek przebiegu.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że sygnały sterujące wytwarza się samoczynnie przez jednostkę sterującą, w zależności od co najmniej jednego parametru sterującego.