SU1247952A1 - Device for controlling electromagnet - Google Patents

Description

поступает па первый вход элемента ИЛИ 13 и на второй вход Т 12, не измен   его выходного состо ни . Одновременно потенциал с первого вы- кода Т 12 подготавливает к работе амплитудньй детектор ЛЦ) 10. Этот же потенциал через формирователь 16 импульсов запуска поступает на управл ющий электрод тиристора 5, включа  его. По цепи катушки 1 начинает протекать ток, зар жа  конденсатор (К) 8о С измерительного резистора 9 напр жение подаетс  на вход АД 10 и на первый вход ЭС 11. В момент тро- гани   кор  ток в 1 уменьшаетс , а в конце рабочего хода увели- -Чиваетс . На АД 10 происходит запоминание и хранение максимз ма тока в ка тушке 1 в момент троганн   кор . ЭС }1 формирует импульс в момент сравнени  мгновенных значений поступающих на его вход напр жений. В момент формировани  заднего фронта, которыйenters the first input of the element OR 13 and to the second input of T 12 without changing its output state. At the same time, the potential from the first output T 12 prepares the amplitude detector LC for operation. 10) This same potential, through the driver 16, starts the impulses to the control electrode of the thyristor 5, including it. A current flows through the coil 1 circuit, charging the capacitor (K) 8o C of the measuring resistor 9 to the voltage of the AD 10 and the first input of the ES 11. At the moment of the pull, the current decreases to 1, and at the end of the stroke increases - -Create. At HELL 10, memorization and storage of the maximum current in bobbin 1 at the time of the trogan cor. ES} 1 generates a pulse at the moment of comparing the instantaneous values of the incoming voltages at its input. At the time of formation of the rear front, which

«"

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам дл  управлени .электромагнитами и электромагнитными машинами с линейно перемещающимис  рабочими органами, и может быть использовано дл  управлени  однотактными электромагнитны- ш вибраторами, прессами, молотами и другими, работающими пpeи iyщecтвeн но в автоматическом режиме и примен емыми в машиностроении, строительстве , горном деле.The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for controlling electromagnets and electromagnetic machines with linearly moving working bodies, and can be used to control single-stroke electromagnetic vibrators, presses, hammers and others that are working in automatic mode but are automatically used and in engineering, construction, mining.

Цель изобретени  - повьш1ение надежности и расширение эксплуатационных возможностей при работе электромагнита в автоматическом режиме при измен ющейс  механической нагрузке.The purpose of the invention is to increase the reliability and expand the operational capabilities when the electromagnet is operating in automatic mode with varying mechanical load.

На фиг. 1 приведен электромагнит, обш;ий вид; на фиг. 2 - электрическа  с-хема устройства; на фиг. 3 - диаграммы режимов работы устройства дл  отравлени  электромагнитом; на фиг. 4 - .одна из возможных схем амплитудного детектора; на фиг. 5 - диаграммы работы прототипа (фиг, 5q) и предлагаемого устройства (фиг. SSy объ сн ющие повьшение надежности иFIG. 1 shows an electromagnet, general; in fig. 2 - electric s-heme device; in fig. 3 - diagrams of operating modes of the device for poisoning by an electromagnet; in fig. 4 - one of the possible amplitude detector circuits; in fig. 5 is a diagram of the operation of the prototype (Fig. 5q) and the proposed device (Fig. SSy, explaining the increase in reliability and

поступает на первьй вход Т 12, измен   его выходное состо ние на противоположное , на втором выходе Т 12 по вл етс  потенциал, а с первого выхода он снимаетс . Потенциал с второго выхода Т 12 поступает на второй вход интегратора 14, на выходе которого напр жение линейно уменьшаетс , и через формирователь б импульсов запуска - на управл ющий электрод тиристора 6, при открывании которого на аноде тиристора 5 по вл етс  короткий импульс отрицательного напр жени . Тиристор 5 запираетс , и ток через индуктивную катушку 1, резистор 9, источник питани  тиристора 6, К 8 уменьшаетс  до нул , осуществл   перезар д К 8. На ЭС 15 формируетс  сигнал нулевого уровн , который чере первый вход элемента ИЖ 13 поступает на второй вход Т 12, возвраща  его в исходное состо ние. Процесс работы повтор етс . 5 ил.It enters the first input T 12, changing its output state to the opposite, a potential appears at the second output T 12, and it is removed from the first output. The potential from the second output T 12 goes to the second input of the integrator 14, at the output of which the voltage decreases linearly and through the driver 6 of the starting pulses to the control electrode of the thyristor 6, when opening which a short pulse of negative voltage appears at the anode of the thyristor 5 . The thyristor 5 is locked, and the current through the inductive coil 1, resistor 9, the power source of the thyristor 6, K 8 decreases to zero, recharging K 8. On ES 15, a zero level signal is formed, which goes through the second input T 12, returning it to its original state. The work process is repeated. 5 il.

00

33

22

расширени  эксплуатационных возможностей .expanding operational capabilities.

Схема устройства дл  управлени  электромагнитом содержит индуктив- катушку 1 , окруженную магнито- проводом 2 с  корем 3 и возвратной пружиной 4, основной тиристор 5, вспомогательный тиристор 6, резистор 7 конденсатор 8, измерительный резистор 9,, амплитудньй детектор 0, элемент П сравнени , триггер 12, элемент ИЛИ 13, интегратор 14, второй элемент 15 сравнени , формирователь 16 и ffIyльcoв запуска. На второй входAn electromagnet control device circuit comprises an inductive coil 1 surrounded by a magnetic conductor 2 with a corona 3 and a return spring 4, a primary thyristor 5, an auxiliary thyristor 6, a resistor 7, a capacitor 8, a measuring resistor 9, an amplitude detector 0, the comparison element P, the trigger 12, the element OR 13, the integrator 14, the second element 15 of the comparison, the driver 16 and ffIyl start. To the second entrance

17элемента ИЛИ 13 поступает сигнал запуска устройства, а на второй вход17 elements OR 13 receives the device start signal, and the second input

18второго элемента 15 сравнени  - опорное напр жение.18 of the second reference element 15 is the reference voltage.

На фиг, 3 представлены диаграммы 19--25 режимов работы устройства. Одна из возможных схем амплитудного детектора 10 (фиг. 4) состоит из операционных усилителей 26 и 27, резистора 28 обратной св зи, диода 29, конденсатора 30, зашунтирован- ного ключом 31. Вход 32  вл етс  входом амплитудного детектора 10Fig, 3 presents diagrams 19--25 modes of operation of the device. One of the possible amplitude detector circuits 10 (Fig. 4) consists of operational amplifiers 26 and 27, feedback resistor 28, diode 29, capacitor 30, shunted by switch 31. Input 32 is the input of amplitude detector 10

(фиг. 4), вход 33 - управл ющим входом , а выход 34 - выходом амплитудного детектора 10.(Fig. 4), input 33 is a control input, and output 34 is an output of an amplitude detector 10.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Когда подаетс  питание и сигнал запуска устройства в виде короткого импульса единичного уровн  на второй вход элемента ИЛИ 13, на пер вьй вход которой в это врем  приходит сигнал нулевого уровн  с выхода второго элемента 15 сравнени , тогда сигнал запуска проходит через элемент ИЛИ 13, поступа  на второй вход триггера 12.When power is supplied and the device start signal is in the form of a short pulse of a single level to the second input of the element OR 13, at the first input of which the zero level signal from the output of the second comparison element 15 arrives at that time, then the start signal passes through the OR 13 element, arriving at second trigger input 12.

Триггер 12 устанавливаетс  в такое состо ние, что на его первом выходе по вл етс  потенциал (поз 22 фиг. З), а на втором выходе потенциал в это врем  отсутствует (поз. 25, фиг. З). Потенциал с первого выхода триггера 12 поступает на первый вход интегратора 14, на выходе которого напр жение начинает возрас- тать по линейному закону (поз. 230, фиг. З). Это напр жение поступает на первый вход второго элемента 15 сравнени , на второй вход которого поступает опорное напр жение (поз. 236, фиг. З). В момент сравнени  этих напр жений на вьгходе второго элемента 15 сравнени  по вл етс  сигнал единичного уровн  (поз. 24, фиг. З), поступающий на первьгй вход элемента ИЛИ 13, на втором входе которого поддерживаетс  сигнал нулевого уровн , и поступает на второй вход триггера 12, не измен   его выходных состо ний.The trigger 12 is set to such a state that a potential appears at its first output (position 22 of Fig. 3), and at the second output there is no potential at that time (pos. 25, fig. H). The potential from the first output of the trigger 12 goes to the first input of the integrator 14, at the output of which the voltage begins to increase linearly (pos. 230, fig. 3). This voltage is applied to the first input of the second comparison element 15, the second input of which receives the reference voltage (pos. 236, fig. 3). At the moment of comparison of these voltages, a single level signal appears at the input of the second comparison element 15 (pos. 24, fig. H), which arrives at the first input of the element OR 13, at the second input of which the zero level signal is maintained and arrives at the second input trigger 12, without changing its output states.

Одновременно потенциал с первого выхода триггера 12 поступает на управл ющий вход 33 амплитудного детектора 10, размыка  ключ 31, который шунтирует конденсатор 30 (фиг.4 подготавлива  амплитудный детектор 10 к работе, этот же потенциал через формирователь 16 импульсов запуска поступает на управл ющий электрод основного тиристора 5, включа  его. Тиристор 5 оказываетс  в открытом состо нии и по цепи индуктивной катушки начинает протекать ток, одновременно происходит зар д конденсатора 8 по цепи положительный полюс источника питани  - тиристор 5, конденсатор 8, резистор 7 - отрицательный полюс источника питани , заканчивающийс  обычно через врем  31-, где Т R С - посто нна  времени цепиAt the same time, the potential from the first output of the trigger 12 goes to the control input 33 of the amplitude detector 10, and opens the switch 31, which bypasses the capacitor 30 (figure 4 preparing the amplitude detector 10 to work, the same potential through the driver 16 thyristor 5, including it. Thyristor 5 is in the open state and a current begins to flow through the inductive coil circuit, while the capacitor 8 is charged along the circuit of the positive pole of the power source - thyristor 5, the capacitor 8, the resistor 7 is the negative pole of the power source, usually ending in time 31-, where T R C is the time constant of the circuit

47952J47952J

зар да. С измерительного резистора 9 1аденис напр жени , пропорциональное току , подаетс  на вход амплитудного детектора 10 и на пер- вьпЧ вход элемента 11 сравнени .charge From the measuring resistor 9, a voltage, proportional to the current, is applied to the input of the amplitude detector 10 and to the first input of the reference element 11.

В момент трогани   кор  3 ток в катушке 1 (поз. 19, фиг. З) уменьшаетс  до определенного значени , а затем при остановке  кор  в конце ,Q рабочего хода увеличиваетс . На амплитудном детекторе 10 происходит запоминание и хранение максимума тока (поз. 20, на фиг. З) в катушке I в момент трогани   кор  3. Элемент 11At the moment of moving the core 3, the current in coil 1 (pos. 19, fig. 3) decreases to a certain value, and then when the core stops at the end, the Q stroke increases. On the amplitude detector 10, the current maximum is stored and stored (pos. 20, fig. 3) in coil I at the moment of touching the core 3. Element 11

1515

сравнени  производит сравнение мгно20comparison produces a comparison of 20

венных значении, поступающих на его вход напр жений, формиру  импульс в момент их разности. Когда напр жение (поз. 20, фиг. З) с амплитудного детектора 10 превосходит величину напр жени  (поз. 19, фиг. З) с измерительного резистора 9, формируетс  передний фронт импульса (поз.values, incoming voltages at its input, form an impulse at the moment of their difference. When the voltage (pos. 20, fig. 3) from the amplitude detector 10 exceeds the voltage (pos. 19, fig. 3) from the measuring resistor 9, the leading edge of the pulse (pos.

21,фиг. З) на выходе элемента 1121, FIG. H) at the output of the element 11

25 сравнени ; после отработки рабочего хода и остановки  кор  3 ток в катушке 1 увеличиваетс , и в момент совпадени  возрастающего напр жени  на измерительном резисторе 9 (поз.19, фиг. З) и напр жени , хранимого на амплитудном детекторе 10 (поз. 20, фиг. З), происходит формирование заднего фронта импульса (поз. 21, фиг.З), который-поступает на первьш вход триггера 12, измен   его выходные25 comparisons; after testing the stroke and stopping the core 3, the current in the coil 1 increases, and at the moment of coincidence the increasing voltage on the measuring resistor 9 (position 19, fig. 3) and the voltage stored on the amplitude detector 10 (position 20, fig. 3), the formation of the trailing edge of the pulse (pos. 21, fig.Z) takes place, which is fed to the first input of the trigger 12, changing its output

5 состо ни  на противоположные. На втором выходе триггера 12 по вл етс  потенциал (поз. 25, фиг. З), а с первого выхода он снимаетс  (поз.5 states on the opposite. At the second output of the trigger 12, a potential appears (pos. 25, fig. H), and from the first output it is removed (pos.

22,фиг.3). Потенциал с второго выхо- да триггера 12 поступает на второй22, FIG. 3). The potential from the second output of trigger 12 goes to the second

вход интегратора 14, на выходе которого напр жение начинает линейноthe input of the integrator 14, at the output of which the voltage starts linearly

уменьшатьс  (поз.22, фиг.З), и одновременно через формирователь 16 им пульсов запуска - на управл ющийdecrease (POS. 22, FIG. 3), and at the same time, through the driver 16 for start pulse pulses, to the control

электрод вспомогательного тиристора 6, открыва  его. При открывании тиристора 6 на аноде тиристора 5 по вл етс  короткий импульс отрицатель ного напр жени . Тиристор 5 запираетс , и ток через индуктивную катушку 1, измерительный резистор 9, источник питани  тиристора 6, конденсатор 8 быстро уменьшаетс  доauxiliary thyristor electrode 6, opening it. When the thyristor 6 is opened at the anode of the thyristor 5, a short negative voltage pulse appears. The thyristor 5 is locked, and the current through the inductive coil 1, the measuring resistor 9, the power source of the thyristor 6, the capacitor 8 is rapidly reduced to

нулевого значени , осуществл   перезар д конденсатора 8. На втором элементе 15 сравнени  при сравнении поступающих на его входы линейно a zero value by recharging the capacitor 8. On the second element 15, a comparison when comparing the inputs to its inputs is linear

уменьшающегос  (а) и опортсого (Ъ ) напр жений (поз. 23, фиг, 3/ происходит формирование сигнала нулевого уровн  (поз. 24, фиг, З), который через первый вход элемента ИЛИ 13 поступает на второй вход триггера 12, возвраща  его в исходное состо ние . После этого весь процесс работы устройства повтор етс .a decreasing (a) and oporshoi (b) voltage (pos. 23, fig 3, a zero-level signal is formed (pos 24, fig 3), which through the first input of the element OR 13 enters the second input of the trigger 12, returning it is returned to its original state. After that, the whole process of the device operation is repeated.

Таким образом, по сравнению с прототипом введение интегратора, второго элемента сравнени , элемента ИЛИ и амплитудного детектора позвол ет повысить надежность и расширить функциональные возможности при работе электромагнита в автоматическом режиме при измен юи1ейс  механической нагрузке. Это достигаетс  путем эаг(оминани  максимума тока н катушке в начале движени   кор , сравнива  его с током катушки после окончани  движени   кор , когда ток н катушке снова начинает возрастать фиг.5с5). В прототипе отключение катушки происходит тогда, когда движение  кор  еще не окончилось отключение происходит На ниспадающем участке кривой 35 тока (фиг.За и при изменении механической нагрузки возможны сбои в работе.Thus, in comparison with the prototype, the introduction of an integrator, a second reference element, an OR element and an amplitude detector allows to increase reliability and expand functionality when operating an electromagnet in automatic mode when changing mechanical load. This is achieved by a path (omin of the current maximum on the coil at the beginning of the movement of the core, comparing it with the current of the coil after the end of the movement of the core when the current on the coil starts to increase again in figure 5c5). In the prototype, the coil disconnection occurs when the movement of the core has not yet ended. The disconnection occurs On the drop-down section of the current curve 35 (Fig. 3a, and when the mechanical load changes, malfunctions are possible.

Кроме того, в прототипе регулирование поступающей энергии в катушку электромагнита изменением периода проводимости основного тиристора возможно только в узком диапазоне ниспадаюшего участка кривой 35 тока (фиг. За) изменением уровн  напр жени  и , однако при работе электромагнита в автоматическом режиме при измен ющейс  механической нагрузке уровень напр жени  U остаетс  посто нным и может регулироватьс  только вручную изменением положени  движка потенциометра, а крива  35 тока (фиг. За) измен етс  согласно с изменением тока в катушке. Если максимум кривой 35 тока приближаетс  к уровню напр жени  36 (фиг. 5 и,/ это приводит к преждевременному отключению катушки, когда поступившей в не энергии недостаточно дл  перемещени   кор , и, наоборот, при уменьшении нагрузки минимум кривой 35 тока (фиг. 5р) может не достичь заданног уровн  напр жени  U (фиг. 5а) , чт приведет к сбою в работе устройства В предлагаемом устройстве период проводимости основного тиристора автоматически выбираетс  йолыие рабочего хода  кор  (фиг. 5ft), при этом поступающую в катушку энергию можно регулировать не только изменением величины напр жени  источника питани , ко и выбором соответствующей емкости .амплитудного детектора (крива  37, фиг. 5 о,, свод  к минимуму необходи- мую дл  полного перемещени   кор  энергию без ухудшени  надежности работы устройства, так как отключение катушки от источника питани  независимо от изменени  механической нагрузки идет всегда после окончани  рабочего хода  кор , когда ток в катушке начинает снова нарастать.In addition, in the prototype, regulation of the incoming energy into the electromagnet coil by changing the conduction period of the main thyristor is possible only in a narrow range of the drop-down portion of the current curve 35 (Fig. 3a) by varying the voltage level and, however, when the electromagnet operates in automatic mode with a varying mechanical load level the voltage U remains constant and can be adjusted only manually by changing the position of the slider of the potentiometer, and the current curve 35 (Fig. 3A) varies according to the change of current in the coil e. If the maximum of the current curve 35 approaches the voltage level 36 (Fig. 5 and, / this leads to premature disconnection of the coil when the received energy is not enough to move the core, and vice versa, when the load decreases, the minimum of the current curve 35 (Fig. 5p ) may not reach a predetermined voltage level U (Fig. 5a) that will lead to a malfunction of the device. In the proposed device, the conduction period of the main thyristor is automatically selected by the second stroke of the core (Fig. 5ft), while the energy entering the coil can not be adjusted only by changing the voltage value of the power source, to and selecting the appropriate capacitance of the amplitude detector (curve 37, Fig. 5 o), minimizing the energy required for the core to move completely without affecting the reliability of the device, since disconnecting the coil from the power source regardless of the change in mechanical load, there is always after the end of the working stroke of the core, when the current in the coil starts to increase again.

Регулировкой величины опорного напр жени  (поз. 23 6 ., фиг. З) при достаточной лсесткости возвратной пружины электромагнита можно мен ть длительность интервала между включени ми катушки (интервал обратного хода  кор  под действием возвратнойBy adjusting the magnitude of the reference voltage (pos. 23-6., Fig. 3), with sufficient rigidity of the return spring of the electromagnet, it is possible to change the duration of the interval between the coil's turn on (the return period of the core under the action of the return

пружины в исходное состо ние) , что позвол ет измен ть рабочую частоту электромагнита, улучша  тем самым эксплуатационные характеристики.the springs are reset, which allows changing the operating frequency of the electromagnet, thereby improving performance.

,,

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  управлени  электромагнитом с линейно перемещающимс   корем, содержащее выводь дл  подключени  обмотки электромагнита, основной и вспомогательный тиристоры, конденсатор, два резистора, элемент сравнени , триггер, формирователь импульсов запуска, вывoд)I дл  подключени  источника питани  и вывод дл  подключени  источника опорного напр жени , причем вывод дл  подключени  положительного полюса источника питани  соединен с анодами основного и вспомогательного тиристоров, катод вспомогательного тиристора через первьй резистор соединен с выводом дл  подключени  отрицательного полюса источника питани  и одним из выводов второго резистора, другой вывод которого подключен к первому входу элемента сравнени  и одному из выводов дл  подключени  обмотки электромагнита , другой вывод дл  подключени  которой соединен с катодом основного тиристора непосредственно и с катодом вспомогательного тиристора - через конденсатор, выход элемента сравнени  соединен с пер-A device for controlling an electromagnet with a linearly moving core, containing outputs for connecting an electromagnet winding, a main and auxiliary thyristors, a capacitor, two resistors, a reference element, a trigger, a starting pulse driver, output) I for connecting a power source and a terminal for connecting a reference voltage source , the output for connecting the positive pole of the power source is connected to the anodes of the main and auxiliary thyristors, the cathode of the auxiliary thyristor through the first The source is connected to a terminal for connecting the negative pole of the power source and one of the terminals of the second resistor, the other terminal of which is connected to the first input of the reference element and one of the terminals for connecting the electromagnet winding, the other terminal for connecting which is connected to the cathode of the main thyristor directly and with the auxiliary cathode thyristor through a capacitor, the output of the reference element is connected to the вым входом триггера, первьй и второй выходы которого через формирователь импульсов запуска соединены с управл ющими электродами тиристоров , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности и расширени  эксплуатационных возможностей , в него введены интегратор , второй элемент сравнени , амплитудный детектор и элемент ИЛИ, причем вход амплитудного детектора соединен с первым входом первого элемента сравнени , его выходы - сThe trigger input, the first and second outputs of which are connected to the thyristor control electrodes through the trigger pulse driver, characterized in that, in order to increase reliability and increase operational capabilities, an integrator, a second comparison element, an amplitude detector and an OR element are introduced, and the input of the amplitude detector is connected to the first input of the first reference element, its outputs from вторым входом указанного элемента сравнени , а управл ющий вход - с первым выходом триггера, входы интегратора подключены к выходам триггера , его выход соединен с одним из входов второго элемента сравнени , другой вход элемента сравнени  соединен с выводом дл  подключени  источника опорного напр жени , а его выход подключен к одному их входов элемента ИЛИ,выходкоторого соединен .с вторым входом триггера, адругой вход элемента ИПИ вл етс  входом устройства.the second input of the specified comparison element, and the control input with the first trigger output, the integrator inputs are connected to the trigger outputs, its output is connected to one of the inputs of the second comparison element, the other input of the comparison element is connected to the output for connecting the voltage source, and its the output is connected to one of the inputs of the OR element, the output of which is connected to the second trigger input, the other input of the IPD element is the device input. /ff/ ff (Риг. /(Rig. / (PtfS.(PtfS. фиг. FIG. tt Фиг. 5FIG. five Редактор М, ПетроваEditor M, Petrova Составитель А. КаретниковCompiled by A. Karetnikov Техред О.Гортвай Корректоре. Лугова Tehred O. Gortvay Proofreader. Lugova Заказ 4ТЗЗ/53Тираж 643ПодписноеOrder 4TZZ / 53 Circulation 643 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035,, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5on affairs of inventions and discoveries 113035 ,, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4