Устройство для управления электромагнитом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4(51) Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетел ство СССР У 501424, кл. Н 01 Р 7/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР У 842958, кл. Н 01 Г 7/13, 1979.3. Авторское свидетельство СССР У 525887, кл. С 01 Р 9/02, 1972.4, Авторское свидетельство СССР У 568346, кл, В 25 Л 9/00, 1972.5. Патент Франции В 2918489, кл. Н 01 Р 7/18, 1977.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ . ЭЛЕКТРОХАГНИТОИ, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, выводы для подключения источ-. ника постоянного тока, переключающий транзистор рр-типа, управляющий транзистор в-р-о-типа, двух-. входовый пороговый элемент, диод и четыре резистора, стабилитрон и конденсатор, причем коллектор .переключающего транзистора соединен с одним из выводов для подключения обмотки электромагнита и катодом диода, эмиттер переключающего транзистора соединен с выводом для подключения положительного полюса источника постоянного тока, база переключакцего транзистора через первый резистор соединена с коллектором управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с выводом дляподключения отрицательного полюсаисточника питания и анодом диода,база через второй резистор соедине.на с выходом порогового элемента,а анод стабилитрона соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника постоянноготока, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения возможности .управления импульсными сигналами и внешним магни 1 иымполем и уменьшения потребляемой мощности, третий и четвертый резисторысоединены последовательно и образуютрезистивный делитель, включенныймежду коллекторои переключающеготранзистора и выводом для подключения отрицательного полюса источника постоянного тока, выход резиетивного делителя соединен с одним извходов порогового элемента и одним,из входов устройства, другой входпорогового элемента соединен с дру,гим входом устройства, стабилитрони конденсатор соединены параллельнои подключены к выходу резистивного делителя.Изобретение относится к электромагнитной технике и может быть использовано для бесконтактного включения электромагнитных устройств систем автоматики, а также в робото технике для точной фиксации подвижных частей роботов и автоматических манипуляторов без применения специальных датчиков.Известны коммутационные устройст ва, содержащие источник питания, электромагнит, подключенный к нему .последовательно с выключателем и магнитоуправляемым контактом (герконом),После замыкания контактов выключателя в обмотке электромагнита индуцируется ток, создающий магнитный по, ток, который при взаимодействии сгерконом замыкает его контакты, подключая электромагнит на время пере ходного процесса к источнику повышенного напряжения 3 .Недостатком устройств с герконамиявляется то, что герконы коммутируютпусковой ток и для мощных электромаг нитов такие устройства в силу ограниченной коммутационной способностигерконов непригодны.Известно коммутационное устройство, в котором при взаимодействии 30магнитного поля постоянного магнитаи катушки индуктивности в обмоткекатушки возникает ЗДС, которая послепреобразования может быть использована для возбуждения электромагнита, З 5подключенного к источнику питанияпоследовательно с полупроводниковым ., элементом 23.Недостатком данного устройстваявляется то, что при взаимодействии 40магнитного поля постоянного магнитас электромагнитом последний не включается.Известно устройство фиксации крайних положений механической руки, вкотором фиксаторы крайних положенийвыполнены в виде электромагнитов,взаимодействующих с закрепленными наподвижных звеньях руки постояннымимагнитами 33.50Недостатком такого устройстваявляется то, что взаимодействиеэлектромагнитов с постоянными магнитамп используется только для создания магнитных полей отталкивания ипритяжения, а требуемая команда навключение электромагнита поступаетиз центрального блока управления,Известны также устройства для включения электромагнитов, в которьп для возбуждения электромагнита используется полупроводниковыйключ, подключенный к источнику питания последовательно с обмоткой электромагнита, управляющий электрод полупроводникового ключа соединен с выходом управляющего транзистора, пороговый элемент (триггер Шмитта), выход которого соединен с входом управляющего транзистора 4 1.Однако в таких устройствах при взаимодействии внешнего магнитного поля с электромагнитом электромагнит не включается.Наиболее близким по технической сущности к.предлагаемому является устройство для управления электромагнитом, содержащее источник постоянного тока, переключающий транзистор, коллектор которого подключен к одному из выводов электромагнита, а эмиттер - к плюсовой шине источника постоянного тока, управляющий транзистор обратной проводимости, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор и база через токоограничивающие резисторы соответственно подключены к базе переключающего транзистора и к выходу порогового элемента (триггер Шмитта), а также диод, анод которого подключен к общей шине, а катод - к коллектору переключающего транзистора 5.Недостатком известного устройства является то, что оно не может управляться импульсными сигналами, так как не обладает памятью. Кроме того, на переключающем транзисторе рассеивается относительно большая мощность ввиду того, что стабилизация тока нагрузки осуществляется за счет избыточного падения напряжения на переходе эмиттер-коллектор переключающего транзистора. Недос татком известной схемы является/ также то, что при взаимодействии внешнего магнитного поля с обмоткой электромагнита последний не включится, так как не подключен к цепи управления.Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения возможности управления импульсными сигналами и внешним магнитным полем и уменьшение потребляемои мощности.Укаэанная цель достигается тем,что в устройстве для управленияэлектромагнитом, содержащем выводыдля подключения обмотки электромаг-.нита, выводы для подключения источника постоянного тока, переключающий транзистор Р-п-р-типа, управляющий транзистор п-р-п-типа, двухвходовый пороговый элемент, диод ичетыре резистора, стабилитрон й конденсатор, причем коллектор переключающего транзистора соединен с однимиз выводов для подключения обмоткиэлектромагнита и катодом диода,. соединен с выводом для подключенияположительного полюса источника постоянного тока, база переключающеготранзистора через первый резисторсоединена с коллектором управляющего 20транзистора, эмиттер которого соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника питанияи анодом диода, база через, второйрезистор соединена с выхопом порогового элемента, а анод стафилитронасоединен с выходом для подключенияотрицательного полюса источникапостоянного тока, третий и четвертыйрезисторы соединены последОвательно З 0и образуют резистивный делитель напряжения, включенный между коллектором переключающего транзистора ивыводом для подключения отрицательного полюса источника постоянного 35тока, выход резистивного делителясоединен с одним из входов порогового элемента и одним из входов устройства, другой вход порогового элемента соединен с другим входом устройства, стабилитрон и конденсатор соединены параллельно и подключены квыходу резистивного делителя.На чертеже представлена электрическая принципиальная схема устройства для управления электромагнитом.Устройство содержит пороговыйэлемент (триггер Щмитта) 1, вход 2которого подключен к выходу резистивного делителя, состоящего из последовательно соединенных резистора3 и резистора 4, включенного междуколлектором транзистора 5 и минусовой шиной 6 источника 7 постоянноготока. Резистор 4 зашунтирован стабилитроном 8 и конденсатором 9. Параллельно резистивному делителювключен диод 10 и электромагнит 11. Выход 12 триггера Шмитта 1 соединен ,через резистор 13 с управляющим электродом транзистора 14, эмиттер которого соединен с минусовой щиной 6, а коллектор - через резистор 15 с управляющим электродом транзистора 5. Эмиттер транзистора 5 подключен к плюсовой шине источника 7 тока. Кроме того, имеется вход 16 триггера ШмиттаУстройство работает следующим образом.При отсутствии входного сигнала на выходе 12 триггера Шмитта 1 резистором 4 устанавливается напряжение низкого логического уровня, поэтому транзисторы 14 и 5 закрыты. Следовательно, через электромагнит 11, делитель, состоящий иэ резисторов 3 и 4, и стабилитрон 8 ток от источника 7 протекать не будет.При взаимодействии внешнего магнитного поля и электромагнита 11 в обмотке последнего индуцируется ток, создающий на выводах обмотки ЭДС, которая через резистор 3 оказывается приложенной к входу 2 триггера Шмитта 1. Когда ЭДС на выводах обмотки или слаботочный сигнал положитель-, ной полярности любой формы, поданный на вход 2, достигает величины, равной порогу срабатывания триггера Шмитта 1, на выходе 12 устанавливается напряжение высокого логического уровня (логическая "1"). Через резистор 13 и переход база-эмиттер транзистора 14 течет ток. Транзистор 14 открывается и через резистор 15 открывает до насыщения транзистор 5. При этом включается электромагнит 11, через делитель, состоящий из резисторов 3 и 4, и стабилитрон 8 начинает протекать ток от источника 7. На входе 2 устанавливается максимально допустимое значение напряжения, определяемое электрическими параметрами стабилитрона 8 и соответствующее логической "1" для данного типа интегральной схемы.Таким образом, при снятии сигнала транзистор 14 и транзистор 5 остаются открытыми, а электромагнит11 - включенным, т.е. устройство обладает памятью. Для выключения электромагнита 11 на вход 16 триг.гера Шмитта 1 следует подать логический "0",. Диод .10 защищает коллекторно-эмиепный переход транзистора 51163385 Составитель А.Каретниковтор В.Петраш Техред О.Неце Корректор О.Тиго Подписноенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д. 4 109/51 Тираж 679 ВНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, Ж, к/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород; роектная,от перенапряжений, а также препятствует прохождению отрицательной полу- волны сигнала с обмотки электромагнита 11, при взаимодействии его с внешним магнитным полем. 5Конденсатор 9 предназначен для автоматической установки схемы в исходное положение при подключении источника тока. Так как устройство обладает памятью, т.е. имеет два устойчивых состояния, то в момент подключения источника тока на выходе 12 триггера Шмитта 1 логический уровень непредсказуем. При наличии конденсатора 9, подключенного парад лельно резистору 4 и стабилитрону 8, образуется фильтр, защищающий вход 2 от проникновения внешних помех .и помех, возникающих в момент подключения источника тока. При нодключе ,.нии питания к триггеру Шмитта 1 (представляющего собой, например, интегральную схему ТТП с входами И) заряжается конденсатор 9, при этом автоматически на входе 2 устанавли вается логический "О".Изменяя параметры резистора 4, можно в широких пределак регулировать порог срабатывания триггера Шмитта 1, Вход 16 и выход 12 триггера Шмитта 1 ЗО предназначены для подключения предлагаемого устройства к электронной схеме автоматического управления (непоказана).Подключение одного из логическихвходов триггера Нмитта к входу резистивногб делителя, включенного параллельно электромагниту, выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как бесконтактное управление электромагнитом осуществляется взаимодействием электромагнитаи внешнего магнитного поля, что позволяет упростить конструкцию, увеличить надежность, а также уменьшитьстоимость приборов, в которых применяется предлагаемое устройство, всвязи с тем, что отпадает необходимость применения специального датчика для управления электромагнитомУправление электромагнитом слаботочными сигналами любой формы расширяетсферу применения предлагаемого устройства и позволяет испольэовать дляуправления маломощные источники сигнала, а использование переключающего транэйстора в режиме насыщенияуменьшает потребляемую мощность,что экономит электроэнергию,Предлагаемое устройство для управЛения электромагнитом может быть применено там, где требуется точнаяфиксация перемещающихся частей илиобъектов с быстрым остановом.