Устройство для управления кодовым электромагнитом

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Ы 51) 6 06 Г 312 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Патент Японии53-26950,кл. б 06 Г 3/12, В 41 3 9/00, 1978.2. Патент Японии53-27098,кл. 6 06 Г 3/12, В 41 1 9/00, 1978 (прототип),(54) (57) УСТРОЛСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОДОВЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ, содержащее два ключа, выходы которых являются выходами устройства,два формирователя импульсов, выход первого из которых соединен с входом управления первого ключа, а вход первого формирователя импульсов является входом устройства, и два разделительных элемента, первый из которых включен в обратной полярности между выходом первого ключа и одним полюсом источника питания, второй разделительный элемент включен в обратной полярности между выходом второго ключа и другимб,801061130 А полюсом источника питания, отличающееся тем,что, с целью повышения быстродействия, в него введены два коммутатора, два накопительных элемента, третий и четвертый разделительные элементы, причем третий разделительный элемент включен в прямом направлении между входом второго ключа и одним полюсом источника питания, четвертый разделительный элемент включен в прямом направлении между входом первого ключа и другим полюсом питания, первый накопительный элемент включен между входом первого ключа и выходом первого коммутатора, второй накопительный элемент включен между входом второго ключа и выходом второго коммутатора, первые входы коммутаторов соединены с одним полюсом источника питания, вторые входы коммутаторов соединень 1 с другим полюсом источника питания, входы управления коммутаторов соединены с выходом второго формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, вход управления второго ключа соединен с выходом первого ключа.106;1 15 10 жимов коммутации токов в обмотках электро 1Изобретение относится ,к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматизированной обработки информации для вывода результатов обработки на устройства регистрации данных (знакопечатающие устройства и перфораторы) .Для увеличения быстродействия устройств, использующих принцип управления кодовыми электромагнитами, применяются различные методы формирования ремагнитов.Известна схема возбуждения электромагнита с источником высокого и низкогонапряжения 11,Недостатком этого устройства являетсяналичие дополнительного источника напряжения и сложность схемы управления.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройстводля возбуждения электромагнита, содержащее два ключа, выходы которых являются выходами устройства, два элемента управления ключами, причем вход первогоэлемента управления является входом устройства, и два диода, каждый из которыхвключен в обратной полярности между выходом соответствующего ключа и противоположным полюсом источника питания 12.Недостаток данного устройства заключается в том, что форсированным режимомявляется только режим выключения тока вобмотке электромагнита, а время включения определяется постоянной времени, зависящей от величины токоограничительногосопротивления в цепи электромагнита. Дляполучения достаточного быстродействияпри включении необходимо применять высоковольтный источник с большим добавочным сопротивлением. Если электромагнит висходном состоянии находится под током(например, кодовый электромагнит телеграфного аппарата), энергопотребление устройства при заданном быстродействии оказывается большим, причем основная частьэнергии рассеивается на добавочном сопротивлении, ухудшая тепловые режимы работы аппаратуры.Цель изобретения - повышейие быстродействия устройства управленИя электромагнитом при низких уровнях напряженияпитания.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для управления кодовым электромагнитом, содержащее два ключа, выходы которых являются выходами устройства, два формирователя импульсов, выходпервого из которых соединен с входом управления первого ключа, а вход первогоформирователя импульсов является входом устройства, и два разделительных элемента, первый нз которых включен в обратной полярности между выходом первогоключа и одним полюсом источника питания,15 20 25 30 35 40 45 50 55 30,второй разделительный элемент включен в обратной полярности между выходом второго ключа и другим полюсом источника питания, введены два коммутатора, два накопительных элемента, третий и четвертый разделительные элементы, причем третий разделительный элемент включен в прямом направлении между входом второго ключа и одним полюсом источника питания, четвертый разделительный элемент включен в прямом направлении между входом первого ключа и другим полюсом источника питания, первый накопительный элемент включен между входом первого ключа и выходом первого коммутатора, второй накопительный элемент включен между входом второго ключа и выходом второго коммутатора. первые входы коммутаторов соединены с одним полюсом источника питания, вторые входы коммутаторов соединены с другим полюсом источника питания, входы управления коммутаторов соединены с выходом второго формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, вход управления второго ключа соединен с выходом первого ключа.Введение в устройство двух коммутаторов и двух накопительных элементов (конденсаторов) позволяет получить на индуктивной нагрузке напряжение, почти втрое превышающее напряжение источника питания в начальный момент времени после появления управляющего сигнала на входе устройства, что обеспечивает уменьшение времени включения, т, е. увеличение быстродействия. Дополнительные разделительные элементы (диоды), введенные в устройство, предназначены для отключения полюсов источника питания от входов ключей, когда на них поступают повышенные напряжения с конденсаторов в период форсирования включения тока.На фиг. 1 представлена схема устройствадля управления кодовым электромагнитом, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов.Устройство содержит первый 1 и второй 2 формирователи импульсов, первый ключ 3, разделительный элемент 4, накопительный элемент 5, разделительный элемент 6, второй ключ 7, разделительный элемент 8, первый коммутатор 9, накопительный элемент 10, разделительный элемент 11, второй коммутатор 12, 13, 14 и 15 обозначены соответственно, вход и выходы устройства.Накопительные элементы выполнены ввиде конденсаторов, а разделительные элементы - в виде диодов. Входные цепи элементов располагаются слева, выходы - справа от условных обозначений элементов устройства. В ключах и коммутаторах имеется два вида входов: входы управления(у) и входы коммутируемых напряжений (+.) и ( - ). Условно считается, что при логическом нуле на входе первого ключа 3 он замкнут, т. е. вход ( - ) первого ключа 3 соединен с его выходом, а при логической единице на входе управления входная цепь ( в ) первого ключа 3 отключена от его выхода. Во втором ключе замкнутое состояние цепи (+) с выходом ключа обеспечивается при нулевом уровне сигнала на входе управления, разомкнутое состояние ключа 7 - отключением его входа управления от нулевого потенциала. В коммутаторах 9 и 12 одна из входных цепей ( +) или ( в ) соединяется с выходом,причем при логической единице на входе управления первого коммутатора 9 его выход соединяется с входом (+), при логическом нуле на входе управления выход первого коммутатора 9 соединяется с входом ( в ). Во втором коммутаторе 12 аналогичная коммутация его выходной цепи с входами (+) и ( - ) обеспечивается при инверсных по отношению к первому коммутатору 9 значениях логической переменной на его входе управления. Предполагается, что переходные сопротивления коммутаторов 9 и 12 в состоянии, когда на их входах управления действуют сигналы с уровнем логического нуля, значительно меньше активного сопротивления нагрузки.Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии, когда на входе 13 действует сигнал нулевого уровня, первый 3 и второй 7 ключи закрыты, нагрузка отключена от источника питания и тока в ней нет. На входы управления коммутаторов 9 и 12 с выхода формирователя импульсов 2 поступает сигнал логической единицы, под действием которого на выход первого коммутатора 9 поступает напряжение 13,П а на выход второго коммутатора 12 - напряжение нулевого уровня ( - 13). Конденсаторы 5 и 10 заряжены при этом до напряжения питания )цп .С поступлением на вход 13 сигнала с уровнем логической единицы на выходе первого формирователя импульсов 1 устанавливается уровень логического нуля, при этом открывается первый ключ 3, и выход 15 устройства подключается к заземленному полюсу источника питания. Одновременно с этим второй ключ 7 открывается под действием нулевого потенциала, поступающего на его вход управления с выхода первого ключа З,а на выходе второго формирователя импульсов 2 устанавливается сигнал логического нуля, под действием которого первый коммутатор 9 заземляет нижнюю обкладку первого конденсатора 5, а второй коммутатор 12 подключает нижнюю обкладку второго конденсатора 10 к плюсовому полюсу источника питания. По При переключении сигнала на входе 13 устройства из 1 и 0 первый 3 и второй 7 ключи закрываются, и под действием ЭДС, возникающей в индуктивности Х, при ее отключении во внешней цепи начинает протекать ток, равный 1 Р, который замыкается через рекуперативные диоды (первый 8 и второй 11 диоды) на источник питания, возврашая в него энергию, накопленную в индуктнвности. Первый 8 н второй 11 диоды защищают первый 3 и второй 7 ключи от перенапряжений н в то же время обеспечивают формирование достаточно короткого спада тока, поскольку ток в индуктивности протекает только до момента, пока величина ЭДС самоиндукции превышает величину 3 ит . Ток выключения в нндуктивности складывается из двух составляющих, одна из которых возникает под действием ЭДС самоиндукции, открываюшей рекуператнвные диоды 8 н 11, через которые эта составляюшая замыкается на источник питания, экспоненциально спадая от 1 раб до О. Вторая составляюшая тока, вознйкаюшая под действием напряжения источника питания, направлена через открытые диоды 8 и 11 в противоположном по отношению к первой составляюшей направлении и увеличивается от нулевого значения, стремясь по экспоненте к величине 1 рй, Результирующее действие двух указанных составляющих определяет форму тока в индуктивности прн выключении, которая как видно из фиг. 2 (пунктиром на фиг. 2 показано продолжение суммарной экспонен 30 35 40 4550 55 5 10 15 20 25 скольку заряды на конденсаторах скачком измениться не могут, на верхних обкладках первого 5 и второго 10 конденсаторов устанавливаются соответственно напряжения - 1.1 и + 213, закрывающие третий 6 и четвертый 4 диоды и поступающие через открытые ключи 3 и 7 на выходы 15 и 14 устройства. Напряжение на индуктивной нагрузке в начальный момент после появления логической единицы на входе 13 устройства скачком достигает уровня 3 1.1г и начинает уменьшаться по мере разряда конденсаторов, стремясь к величине Спой . Энергия, накопленная на конденсаторах 5 и 10 во время паузы между импульсами, передается в индуктивную нагрузку, уменьшая время нарастания в ней тока.По мере разряда конденсаторов 5 и 10 запирающее напряжение на третьем 6 и четвертом 4 диодах уменьшается, и при достижении на конденсаторах величин напряжения близких к нулю указанные диоды открываются, обеспечивая на нагрузке Х напряжение близкое к величине 1.1, которое сохраняется в течение действия на входе 13 устройства сигнала логической единицы. Ток в нагрузке при этом устанавливается равным номинальной величине тока через обмотку электромагнита (1 рзб ).1061130 Юхос 7 /Я ВюхоР Ф 7 он Рмерузр витель В, Вд И. Верес706 ховскийКорректор МПодписноеа СССР Соста Техре Тираж Государстве ела м изобрет сква, Ж - 35, Патент, г. Редактор К. ВолощукЗаказ 10041/51ВНИИПИпо113035, МФилиал ПГ 1 П мчи нного комиений и отРаушскаяУжгород, у ет крытий на 6., д. 4/5 л, Проектная, 5), имеет резко выраженный переход от заднего фронта импульса тока к установившемуся 1 нулевому) значению. Одновременно с закрыванием ключей 3 и 7 (по сигналу логического нуля на входе 13) на выходе второго формирователя импульсов 2 появляется сигнал логической единицы, под действием которого происходит переключение коммутаторов 9 и 12, при этом первый коммутатор 9 подключает плюсовой полюс источника питания к нижней обкладке первого конденсатора 5, который начинает заряжаться (через цепь ограничения тока в коммутаторе 9) до напряжения источника питания 1)пнг . Второй коммутатор 12 заземляет (также через свою токо- ограничивающую цепь) нижнюю обкладку второго конденсатора 10,верхняя обкладка которого подключена через открытый третий диод 6 к плюсовому полюсу источника питания, и второй конденсатор 10 также заряжается до напряжения 1 )пат, 10 подготавливая устройство к форсированиювключения тока в следующем цикле.