Устройство для управления электромагнитом

(21 (22 с миналь 4 раза м омобиля.сируюме Эт редставтоом об е,торсительре ос вибратоослетора 9) после- Е а ьсов с частотои ими генераторомотку 18 клапщий ток с посзависящей отнератора 10.на зависит оттока в удержижения стабили3 ил пускания клапаной составляюще ежиме и от напр Время опостоявающемэации с илитрона ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Научно-исследовательский ипериментальный институт автомобилного электрооборудования и автопборов(56) Авторское свидетельство СССРВ 871250. кл. Н 01 Н 47/00, 1979.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ(57) Изобретение относится к средствам автоматизации управления транспортными средствами. Цель изобретения - повышение экономичности устройства путем снижения расхода электроэнергии. Устройство в антиблокировочной тормозной системе (АБС) состоитиз транзисторов 1 и 2, резисторов 3,4, 5, 6, стабилитрона 7, диода 8, ждущего мультивибратора 9, генератора 10,элемента И 11, элемента ИЛИ 12, входного провода 13 для подключения к выходу решающего блока 14 АБС, плюсового 15 и минусового 16 проводов пита 1ия, выходного провода 17 для подклюения к обмотке 18 исполнительного лектромагнита клапана. Устройство в БС используется с исполнительным ектромагнитным клапаном с напряжением питания в 2 ше напряжения бортсети ав позволяет организовать фо режим включения клапана п подачи напряжения бортсет иля, что существенно умень я включения. Длительность его режима определяется дл ью импульса ждущего мульт В удерживающем режиме ( чания импульса мультивибр обмотку 18 клапана подаетстельность прямоуголь скважностью, задаваемым 10. При этом через об- Сана протекает пульсируютоянной составляющей,скважности импульсов30 11332Изобретение относится к устройствам для модулирования давления в тормозном приводе с помощью электромагнитных клапанов.бЦелью изобретения является повьппение экономичности устройства путем снижения расхода электроэнергии.На фиг. 1 показана электрическая принципиальная схема устройства в ан- о тиблокировочной тормозной системе; на фиг, 2 - циклограмма работы в коэффициентах; на фиг, 3 - часть циклограммы.На фиг, 2 и 3 приняты следующие обозначенияф Б, - напряжение на выходе электронного решающего блока антиблокировочной тормозной системы; 20напряжение на выходе ждущегомультивибратора;напряжение на выходе генерагтора;напряжение на выходе двухвходового элемента ИЛИ;напряжение на обмотке исполнительного электромагнитногоклапана11 - ток через обмотку исполнительного электромагнитногоклапана;т - длительность импульса ждущегомультивибратора;Т - длительность импульса на выходе электронного решающегоблока антиблокировочной тормозной системы;время.Антиблокировочная тормозная систе ма с предлагаемым устройством состоит из двух транзисторов 1 и 2, резисторов 3 - 6, стабилитрона 7, диода 8, ждущего мультивибратора 9, генератора 10, двухвходового элемента И 11, 45 двухвходового элемента ИЛИ 12, входного провода 13 для подключения к выходу электронного решающего блока 14 антиблокировочной системы, плюсового 15 и минусового 16 проводов питания для подключения к бортсети автомобиля, выходного провода 17 для подключения к обмотке 18 исполнительного электромагнита клапана, причем входной провод 13 соединен с входом ждущего мультивибратора 9 и с первым входом двухвходового элемента И 11, второй вход которого соединен с выходомгенератора 10, выход ждущего мульти 411 2вибратора 9 соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ 12, второй вход которого соединен с выходом двухвходового элемента И 11, выход двухвходового элемента ИЛИ 12 соединен через первый резистор 3 с базой первого транзистора 1, которая через второй резистор 4 подключена к минусовому проводу 16, эмиттер первого транзистора 1 подключен к минусовому проводу 16, а его коллектор через третий резистор 5 соединен с базой второго транзистора 2, которая через четвертый резистор 6 подключена к плюсовому проводу 15, эмиттер второго транзистора 2 подключен к плюсовому проводу 15, а его коллектор - к выходному проводу 17 и к аноду стабилитрона 7, катод которого соединей с катодом диода 8, анод которого подключен к минусовому проводу 16.Устройство для управления электромагнитом работает следующим образом.В зависимости от информации с колесного датчика 19 выходное напряжение О, электронного решающего блока 14 принимает одно иэ двух значений: О (нулевое выходное напряжение) или 1 (единичное выходное напряжение). При нулевом выходном напряжении электронного решающего блока 14 обмотка 18 клапана должна быть обесточена, при единичном - находиться под током. Выходное напряжение ждущего мультивибратора 9 также может принимать одно из двух значений: О (любой длительности) или 1 (длительностью 7), причем только скачку выходного напряжения электронного решающего блока 14 из О в 1 соответствует появление единичного напряжения длительностью ь на выходе ждущего мультивибратора 9. Генератор 10 постоянно вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой Йскважностью Ц.Рассмотрим работу устройства с нулевого выходного напряжения 0 электронного решающего блока 14. При этом напряжение на выходе элемента И 11 нулевое, выходное напряжение 0 ждущего мультивибратора 9 нулевое и, следовательно, выходное напряжение Пз элемента ИЛИ 12 тоже нулевое, которое является базовым для первого транзистора 1, При нулевом базовом напряжении транзистор 1 закрыт, его коллекторного тока нет, Второй транзистор 2 также закрыт из-за отсутствия базово45 31 ЗЗ 241го тока, так как его базовым токомявляется коллекторный ток первоготранзистора 1. Таким образом, при нулевом выходном напряжении П электо5ронного решающего блока 14 ток черезобмотку 18 клапана не протекает, напряжение на обмотке нулевое и клапанотпущен,Выходное напряжение Ц, электронно го решающего блока 14 скачком изменилось с 0 на 1 (электронный решающийблок 14 принял решение включить исполнительный электромагнитный клапан),Одновременно, выходное напряжениеБ ждущего мультивибратора 9 изменилось с О на 1 и напряжение П на вы 3ходе элемента ИЛИ 12 стало единичным.Единичное базовое напряжение первоготранзистора 1 открывает его, появляется коллекторный ток первого транзистора 1, являющийся базовым токомдля второго транзистора 2, и второйтранзистор 2 открывается, Обмотка 18клапана через открытый второй транзистор 2 соединяется с плюсовым проводом 15 и напряжение Б на обмотке 18клапана становится равным напряжениюбортсети автомобиля. В цепи плюсовойпровод 15, открытый второй транзистор 302, обмотка 18 клапана, минусовой провод 16 появляется ток, который, увеличиваясь, стремится к установившемуся значению, равному1 Е(1) 35Б.где Е - напряжение бортсети автомобиля;К - сопротивление обмотки 18 постоянному току. 40Клапан срабатывает. Генератор 10и элемент И 1 1 в данном режиме влияния на работу электронного ключа неоказывают. Этот режим работы электронного ключа форсирующий, ак какпроисходит ускоренное срабатываниеклапана.Особенностью предлагаемой схемыявляется использование электромагнитного клапана с номинальным напряжением питания в 2 - 4 раза меньше напряжения бортсети автомобиля, что позволяет организовать форсирующий режимвключения посредством подачи на обмотку исполнительного электромагнит-,ного клапана 18 напряжения в 2 - 4 раза больше номинального, т,е. податьнапряжение бортсети автомобиляПриэтом время срабатывания клапана умень-.шдется в 2 - 3 рдэд, Олцдк облч 1 тьд исполнительного электромагнитногоклапана 18 не может находиться под(2) ток через бмотку 18 в удержцвдюшем режиме;номинальное напряжение питания обмотки 18. 1.11 К=где. 1 По истечении времени Г выходное напряжениеждущего мультивибратора 9 изменяется с 1 цд 0 При этом, тдк кдк единичное вькодцое цапря ение П электронного решдюшего блока 14 сохраняется, напряжение цд выходе элемента И 11 повторяет напряжение генератора 10, выходное напряжение П элемента ИЛИ 12 также повторяет напряжение генератора 10, Последовательно транзисторы 1 и 2 периодически закрываются и открываются с частотой Г генератора 10, Когда второй транзистор 2 открыт, по цепи плюсовой провод 15, второй транзистор 2, обмотка 18, минусовой провод 16 протекает, увеличиваясь, ток 1. При этом напряжение 0 на обмотке 18 равно напряжению бортсети автомобиля. Когда второй транзистор 2 здкрыт, за счет ЭДС самоиндукции через обмотку 18 продолжает протекдть гок 1, этот ток, уменьшаясь, протекает по цепи обмотка 18, минусовой провод 16, диод 8, стабилитрон 7, выходной провод 17, при этом напряжение 0 ца обмотке 18 отрицательно и равно сумме прямого падения напряжения цд дцле и напряжения стабилизации стдбцлитроца. Этот таким напряжецием длительное время,тдк кдк в Формирующем режиме л 1 ощцость,выдепяемдя в обмотке, увеличиваетсяв 4 - 16 рдз (в квадрате к цдпряжеццю), что приводит к выходу клапанацз строя. Поэтому в предлагаемой схеме Формирующий режим сцимдется послесрабатывания клдпацд и схема переходит в удерживдющий режим, ДлительностьФорсирующего режцмд Определяется длительностью импупьсд , ждущего мультивцбратора 9, В удерживающем режимемощность, вььпеляел 1 дя в обмотке 18клдпдцд, огрдцичивдется нд номинальномцлц даже меньшем уровне, Для этого наОбмотку 18 клдпдцд поддется импульсноецдпряжение с частотой т и сквджцостьюП, здддваемых гецердтрол 1 10. Меняягкцджцость П, добццд 1 ггч, чтОбы5 13324 режим работы электронного ключа удерживающий, так как происходит удержание клапана в сработанном состоянии.Таким образом, в удерживающем режиме (фиг3) через обмотку 18 протекает пульсирующий ток с постоянной составляющей 1 , причем постоянная составляющая 1 зависит от скважности импульсов генератора 10 - при увеличении скважности и постоянная составляющая 1 уменьшается. Амплитуда пульсаций тока зависит от частоты Г импульсов генератора 10 - при увеличении частоты Г амплитуда пульсаций уменьшается. Напряжение Б на обмотке 18 имеет форму знакопеременной последовательности прямоугольных импульсов с частотой Г и скважностью 9.Удерживающий режим работы продолжается до изменения выходного напряжения Б электронного решающего блока 14 с 1 и на О. При этом напряжение на выходе элемента И 11 становится нулевым, выходное напряжение Б, ждущего 25 мультивибратора 9 продолжает оставаться нулевым и, следовательно, выходное напряжение Б элемента ИЛИ 12 стано 9вится нулевым, транзисторы 1 и 2 закрываются. За счет ЭДС самоиндук- З 0 ции через обмотку 18 некоторое время продолжает протекать ток 1, который уменьшаясь от 1 до нуля, протекает по цепи обмотка 18, минусовой провод 16, диод 8, стабилитрон 7, выход 35 ной провод 17. Напряжение Б на обмотке 18 отрицательно и равно сумме прямого падения напряжения на диоде и напряжения стабилизации стабилитрона (в течение протекания тока), позднее оно уменьшается до нуля. Клапан отпускается. В дальнейшем в схеме сохраняется первоначальное состояние. Время отпускания клапана зависит от тока 1, протекающего через обмот ку 18 в режиме удержания, и от напряжения стабилизации стабилитрона 7. Уменьшение тока 1 ниже номинального, рассчитанного по формуле (2), приводит к уменьшению накопления энер 50 гии в индуктивности обмотки электромагнитного клапана (энергии магнитного поля), а увеличение напряжения стабилизации стабилитрона 7 - к более быстрому поглощению этой энергии. Та 55 ким образом время отпускания клапана удается существенно уменьшить.Предлагаемая схема по сравнению с известной имеет одинаковое время116срабатывания и время отпускания исполнительного электромагнитного клапана, однако высокое быстродействие достигается при использовании только одного мощного выходного транзистора, в то время как в известном устройстве используются два мощных выходных транзистора и мощный балластный резистор (мощность, выделяемая в балластном резисторе, равна или больше мощности, выделяемой в обмотке исполнительного электромагнитного клапана). Кроме того, в удерживающем режиме известная схема потребляет от борт- сети автомобиля мощность, равнуюРЕ, (3) а предлагаемая схемаР=1 Е =- 1 Е.с 1(4)Из формул (3) и (4) видно, что при равенстве токов, протекающих через обмотку исполнительного электромагнитного клапана в удерживающем режиме (исполнительный электромагнитный клапан один и тот же), предлагаемый электронный ключ потребляет от. борт- сети автомобиля мощность в скважность 9 раз меньше (скважность 9 по определению всегда больше 1), чем известныйТаким образом применение импульсного режима питания исполнительного электромагнитного клапана позволяет уменьшить габаритные размеры, массу и потребляемую энергию,Формула изобретенияУстройство для управления электромагнитом, содержащее диод, включенный параллельно обмотке электромагнита, два транзистора, база первого из которых подключена к выходу импульсного формирователя управляющего сигнала, а эмиттер - к минусовому проводу, а второй транзистор включен последовательно с обмоткой электромагнита между плюсовым и минусовым проводами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности устройства путем снижения расхода электроэнергии, оно снабжено стабилитроном, включенным в цепь диода, импульсный формирователь управляющего сигнала включает в себя ждущий мультивибратор, элементы И и ИЛИ и генератор импульсов, выход которого соединен с одним входом элемента И, другим вхо13324дом которого совместно с входоммультивибратора образован вход вклю 1 чения формирователя, выходы мультивибратора и элемента И подключены к5 входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с базой первого транзистора, подключенного коллектором к базе вто 11 8рого транзистора, эмиттер которогоподключен к плюсовому проводу, а коллектор - через обмотку электромагнитак минусовому проводу, катод диодаподключен к катоду стабилитрона, аанод диода подключен к минусовомупроводу.Составитель С.МакаровТехред Л,Сердюкова Корректор А.Обруч едактор Л.Гратилло Подписо комитета СССРй и открытий аэ д. 4 аушская н Производстве олиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ВНИИПИ Го по дел 113035, М