Устройство для управления электромагнитом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 26 О 1 Р 7/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМ ТЕЛЬСТВУ ю ф К 1 А Бюл. У 39ко5 (088.8)свидетельство ССС05 В,21/02, 1978идетельство СССРС 05 В 21/02, 198(57) Изобретен матике, в част автоматическог электромагнито е относится ости к устр управления иствамработой не имеющих групп. Ц собстью изобенных контак ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(53) 621.318.3(56) АвторскоеМф 78 1764, кл. САвторское свУ 1249486, кл,(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ УПРАВЛЕНИЯЭЛЕКТРОМАГНИТОМ ретения является повьпцение надежности управления электромагнитом. Предложенное устройство позволяет осуществить повторение подачи управляющего сигнала, формируемого ждущиммультивибратором 15, в автоматическом режиме с контролем факта срабатывания электромагнита 9. Факт срабатывания фиксируется блоком 30 контроля. Кроме того, устройство позволяет воздействовать на подвижнуюсистему электромагнита 9 путем раскачки, страгивая ее с места, чтообеспечивает создание условий длясрабатывания электромагнита от воздействия сигнала управления от номинального источника напряжения.Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам автоматического управления работой электромагнитов.Цель изобретения - повышение надежности управления электромагнитом.На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - диаграммьг, поясняющие работу устройства,Устройство содержит блок 1 питания, выход которого через выключа тель 2 и второй ключ 3 соединен с вторым вьгводом третьего ключа 4, первый вывод которого соединен с управляющим входом генератора 5 импульсов, выходом соединенного со счетным входом первого счетчика б импульсов и с вторым входом первого элемента ИХЦ 1 7, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа В; подключенного между вторым выводом ключа 4 и первым выводом устройства, соединенного с первым 25 выводом обмотки электромагнита 9, второй вывод которой соединен с вторым выводом устройства и через датчик 10 тока с общей шиной устройства. Выход первого счетчика 6 импульсов через первый одновибратор 11 соединен с входом установки в нулевое состояние первого и второго триггеров 12 и 13, а также с входом первого элемента 14 задержки, выход которого через ждущий мультивибратор 15 соединен с первым входом первого эле мента ИЛИ 7. Прямой выход первого триггера 12 соединен с управляющим входом третьего ключа 4 и управляющим входом четвертого ключа 16, подключенного параллельно датчику 10 тока. Инверсный выход второго триггера 13 подключен к управляющим входам шестого 17 и пятого 18 ключей.Шестой ключ 17 первым выводом соединен с первым выводом устройства, а вторым выводом через второй одно- вибратор 19 - с входом .установки в нулевое состояние третьего триггера 20, прямой вьгход которого соединен с первым элементом 21 индикации, выполненным, например, на светодиоде. Инверсный выход триггера 20 соединен с первым входом первого элемента ЗАПРЕТ 22, выход которого через третий одновибратор 23 соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 24, первым входом второго элемента ЗАПРЕТ 25 и счетным входом второгосчетчика 26 импульсов, выход которого соединен с управпяющим входомвторого ключа 3,Выход второго элемента ИЛИ 24 соединен с входами установки в единичное состояние второго 13 и третьего20 триггеров. Выход второго элементаЗАПРЕТ 25 соединен с первым входомтретьего элемента ИЛИ 27 и черезвторой элемент 28 задержки с первымвходом четвертого элемента ИЛИ 29,второй вход которого соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 24 и 27,а выход - с входом установки в единичное состояние первого триггера 12.Выход третьего элемента ИЛИ 2 соединен с входом установки в нулевоесостояние первого счетчика б импульсов. Пятый ключ 18 первым выводомподключен к датчику 10 тока, а вторым выводом соединен с входом блока30 контроля срабатывания электромагнита, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояниечетвертого триггера 31, прямой выход которого соединен с вторым элементом 32 индикации, выполненным,например, на светодиоде, инверсныйвыход соединен с инвертируюгцим входом второго элемента 25 ЗАПРЕТ, авход установки в единичное состояниесоединен с вторым входом второгоэлемента ИЛИ 24, с входом установкив нулевое состояние второго счетчика 26 и с шиной 33 установки устройства в исходное состояние.Блок 30 контроля срабатыванияэлектромагнита выполнен, например,на дифференцирующем усилителе 34 иусилителе-ограничителе 35.Устройство работает следующимобразом.Перед началом работы схемы к первому и второму выводам устройстваподключают обмотку управляемого электромагнита 9, а на шину 33 установкиустройства в исходное состояние подают короткий импульс (фиг.2 а) дляустановки устройства в исходное состояние, под,цействием которого счетчик 26 устанавливается в нулевоесостояние, вследствие чего ключ 3остается в замкнутом состоянии. Триггер 31 устанавливается в единичноесостояние,а на его инверсном выходеустанавливается логический ноль(фиг.2 м), который поступает на ин 1432620вертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 25 и не влияет на его срабатывание, Через элемент ИЛИ 24 устанавливаются в единичное состояние триггеры 13 и 20, вследствие чего на инверсном выходе триггера 13 устанавливается логический ноль (фиг.2 д), под действием которого ключи 17 и 18 остаются в разомкнутом состояние. Логический ноль с выхода триггера 20 поступает на первый вход элемента ЗАПРЕТ 22, и уровень логического нуля сохраняется также на выходе элемента ЗАПРЕТ 22. Через элемент ИЛИ 27 устанавливается в нулевое состояние счетчик 6 импульсов, через элемент ИЛИ 29 . устанавливается в единичное состояние триггер 12, а сигнал логической единицы с его прямого выхода (фиг.2 б)20 поступает на управляющие входы ключей 4 и 16, которые замыкаются и подключают соответственно управляющий вход генератора 5 к выключателю 2 и второй вывод обмотки электромагни та 9 к общей шине, исключая тем самым добавочное сопротивление датчика 10 тока, подключенного последовательно с обмоткой электромагнита.Режим работы одновибраторов 11, 19 и 23 выбран так, что при подаче питания на схему на их выходах устанавливается нулевой уровень напряжения. В таком состоянии устройство находится до начала управления электромагнитом.Для управления электромагнитом включают выключатель 2. При этом напряжение с выхода блока 1 питания через замкнутые ключи 3 и 4 посту 40 пает на управляющий вход генератора 5 импульсов, который начинает формировать прямоугольные импульсы, длительность которых выбрана из условия обеспечения начала движения подвижной системы электромагнита, а пауза - из условия обеспечения возврата подвижной системы в исходное состояние.Импульсы с выхода генератора 550 поступают на счетный вход счетчика 6 импульсов, который их подсчитывает, через элемент ИЛИ 7 импульсы поступают на управляющий вход ключа 8, и на время действия импульсов ключ 8 замыкается, а во время паузы размыкается, в результате чего в такт импульсам с выхода генератора 5 подключается напряжение с выхода блока 1 питания на обмотку электро - магнита 9, что обеспечивает формирование и подачу импульсов встряхивания подвижной системы электромагнита 9 (фиг.2 в, интервал времени между точками 36 и 37). При этом количество импульсов встряхивания в общем случае может быть щ, где ш = - 1,2, и зависит от разрядности счетчика 6 импульсов.По заполнении счетчика 6 на его выходе формируется сигнал логической единицы, под действием которой срабатывает одновибратор 11 и формирует на выходе импульс фиг.2 г, точка 37), который поступает на входы установки в нулевое состояние триггеров 12 и 13, а также на вход элемента 14 задержки. При этом триггер 12 устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на его прямом выходе устанавливается логический ноль (фиг.2 б, точка 37), под действием которого размыкаются ключи 4 и 16, При размыкании ключа 4 управляющий вход генератора 5 отключается от блока питания, прекращается формирование импульсов на выходе генератора 5, ключ 8 размыкается и прекращается формирование и подача импульсов встряхивания (фиг.2 в, точка 37).При размыкании ключа 16 обмотка электромагнита 9 через датчик 10 тока подключается к общей шине устройства, тем самым обеспечивая возможность контроля сбрабатывания подвижной системы электромагнита. Триггер 13 также устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливается логическая единица (фиг.2 д, точка 38), под действием которой замыкаются ключи 17 и 18. Пройдя элемент 14 задержки, время задержки которого выбрано из условия обеспечения возврата подвижной системы электромагнита в исходное состояние после воздействия импульсов встряхивания, импульс (фиг,2 е) поступает на вход ждущего мультивибратора 15, который срабатывает и формирует на выходе импульс, поступающий через элемент ИЛИ 7 на управляющий вход ключа 8, который замыкается на время действия импульса с выхода мультивибратора 15 и подключает блок 1 питания к обмотке электромагнита 9, в результате чего формируется сигнал управле 143262045 ния (фиг.2 ж) на обмотку электромагнита 9Пройдя через обмотку электромагнита 9, сигнал управления поступает на датчик 10 тока. Ток в обмотке электромагнита 9 нарастает по определенному закону.Если подвижная система электромагнита не срабатывает, то нарастание тока в обмотке электромагнита 10 происходит без характерного провала (фиг.2 з, интервал времени между точками 39 и 40), обусловленного движением подвижнойсистемы электромагНита, Падение напряжения на датчике 10 то ка (фиг.2 з), пропорциональное току, протекающему через обмотку электромагнита, дифференцируется но времени усилителем 34 блока 30 контроля срабатывания электромагнита . Отсут ствие провала на огибающеи тока в обмотке электромагнита приводит к тому, что на выходе усилителя-ограничителя 35 (фиг.2 л, интервал времени между точками 39 и 40) отсут ствует контрольный импульс, фиксирующий срабатинание электромагнита и формируемый только при полном срабатывании подвижной системы электромагнита, Вследствие этого триг гер 31 остается в единичном состоянии, а на его инверсном выходе сохраняется уровень логического нуля (фиг,2 м), который поступает на инвертирующий вход эл мента ЗАПРЕТ 25 и не влияет на его работу.Одновременно управляющее напряжение поступает на второй инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 22 и запрещает его срабатывание, а по перед нему фронту этого напряжения срабатывает одновибратор 19 и формирует на выходе импульс, под действием которого триггер 20 устанавливается в нулевое состояние, а сигнал логической единицы с инверсного выхода триггера 20 поступает на первый вход элемента ЗАПРЕТ 22. По окончании действия сигнала управления снимается запрещающий сигнал с второго входа элемента ЗАПРЕТ 22, что приводит к его срабатыванию, так как на его первом входе присутствует логическая единица,с инверсного выхода триггера 20. Напряжением логической единицы с выхода элемента ЗАПРЕТ 22 запускается одновибратор 23, на выходе которого формируется импульс (фиг.2 и, точка 40), который,пройдя элемент ИЛИ 24, устанавливаеттриггеры 13 и 20 в единичное состояние, вследствие чего размыкаютсяключи 17 и 18 и снимается сигнал логической единицы с первого входаэлемента ЗАПРЕТ 22, а пройдя элемент ЗАПРЕТ 25 и элемент ИЛИ 27, устанавливает в нулевое состояние считчнк 6.Кроме того, сам импульс подсчитывается счетчиком 26 импульсов, апройдя элемент ЗАПРЕТ 25, указанныйимпульс поступает на вход элемента28 задержки, время задержки , которого выбрано из условия возвратаподвижной системы электромагнита висходное положение после воздействиясигнала управления. С выхода элемента 28 задержки импульс (фиг.2 к) через элемент ИЛИ 29 поступает на входустановки в единичное состояние триггера 12. При этом триггер 12 устанавливается в единичное состояние,вследствие чего замыкаются ключи 4и 16 и начинается новый цикл формирования импульсов встряхивания исигнала управления (фиг.2, интервалвремени между точками 41 и 42) аналогично описанному выше.Общее количество циклов подачиимпульсов определяется счетчиком 26,зависит от его разрядности и можетбыть равно и, где п = 1,2При несрабатывании подвижной системы электромагнита за нсе времяуправления электромагнитом послезаполнения счетчика 26 сигналом логической единицы с его выхода на управляющий вход ключа 3 дается команда на прекращение подачи импульсоввстряхивания и сигнала управленияна обмотку электромагнита. При этомключ 3 размыкается и отключает блок1 питания от схемы управления электромагнитом.Если подвижная системаэлектромагнита срабатывает, то нарастание тока в обмотке электромагнитапроисходит с характерным провалом(фиг.2 з, интервал времени между точками 43 и 44), обусловленным движением подвижной системы электромагнита, где Б, - начало движения, аО- конец движения подвижной системы электромагнита,Падение напряжения на датчике 10тока (фиг.2 з, момент времени междуточками 43 и 44) дифференцирутся вовремени дифференцирующим усилителем34 блока контроля срабатывания электромагнита. Усилитель -огрднпчитель 35 выделяет и усиливает контрольный импульс (Фиг.2 л), задним фронтом которого триггер 31 устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на его инверсном выходе появляется сигнал логической единицы (Фиг.2 м), который поступает на второй инвер тирующий вход элемента ЗАПРЕТ 25 и запрещает его срабатывание. Импульс, формируемый на выходе одновибратора 23 после окончания сигнала управления (фиг.2 и, точка 44), не пропуска ется через элемент ЗАПРЕТ 25, а пройдя через элемент ИЛИ 24, устанавливает в единичное состояние триггеры 13 и 20, причем сам импульс записывается в счетчик 26. При этом размы каются ключи 17 и 18 и снимается сигнал логической единицы с первого входа элемента ЗАПРЕТ 22, так как на инверсных выходах триггеров 13 и 20 устанавливается сигнал логичес кого нуля (для триггера 13 фиг.2 д, точка 44). Поскольку импульс (Фиг.2 и, точка 44) не пропускается через элемент ЗАПРЕТ 25, то не происходит обнуление, счетчика 6, триггер 12 30 остается в нулевом состоянии, вследствие чего не происходит формирование импульсов встряхивания и сигнал управления. По показаниям счетчика 26 определяют, на каком цикле управления электромагнит сработал.Устройство позволяет осуществлять визуальный контроль каждого цикла управления электромагнитом. При. ,несрабатывании подвижной системы40 элемент 21 индикации периодически включается и выключается, а элемент 32 остается все время включенным. При срабатывании подвижной системы электромагнита элемент 21 индикации 45 включается, а элемент 32 индикации выключается, По окончании работы устройства управления размыкается выключатель 2.Таким образом, повьшение надежности управления работой бесконтактного электромагнита выражается в том, что предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет не только осуществлять повторение подачи управляющего сигнала в автомати 55 ческом режиме с контролем факта срабатывания электромагнита, но и воздействовать на повдижную систему электромагнита, путем раскачки страгивать ее с места, что обеспечиваетсоздание условия для срабатыванияэлектромагнита от воздействия сигнала управления от номинального источника напряжения без использованиясигнала управления от Форсированногонапряжения. При этом упрощается процесс управления и повышается надежность управления бесконтактнымэлектромагнитом за счет исключениявозмо;,".ности выхода из строя обмоткиэлектромагнита ввиду перенапряжений,вознихающих во время воздействия наобмотку электромагнита сигнала управления от источника форсированногонапряжения, а также исключается повышенный износ обмотки электромагнита, а следовательно, повышается надежность работы электромагнита в эксплуатации.Предлагаемое устройство можетбыть использовано как устройство дляуправления бесконтактным электромагнитом, расположенным в малодоступных и недоступных местах и в конструкциях приборов релейной автоматикис дистанционной подачей управляющегосигнала на обмотку электромагнита.При этом в случае, например, загустения смазки необходима раскачка подвижной системы электромагнита и неоднократная подача сигнала управления для обеспечения полного срабатывания электромагнита. Предлагаемое устройство в автоматическом режиме обеспечивает раскачку подвижнойсистемы электромагнита и цикличес- .кую подачу сигнала управления на обмотку электромагнита с контролемполного срабатывания электромагнита,что необходимо для указанного случая,формула изобретения.Устройство для управления электромагнитом, содержащее выводы для подключения электромагнита, выключатель, генератор импульсов, первый и второй элементы задержки, первый и второй ключи, первый элемент ИЛИ, блок контроля срабатывания электромагнита и выводы для подключения источника питания, причем первый вывод выключателя соединен с первым выводом для подключения источника питания, выход первого элемента ИЛИ подключенк управляющему входу первого ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности управления электромагнитом, в него введены ждущий мультивибратор, датчик тока, четыре триггера, три одновибратора два элемента индикации, два элемента ЗАПРЕТ, два счетчйка импульсов,второй, третий и четвертый элементы ИЛИ и третий, четвертый, пятый и шестой ключи, причем выход первогосчетчика импульсов соединен,с входом первого одновибратора, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние первого и вто, рого триггеров и через первый элемент задержки с входом ждущего му;льтивибратора, выход которого под, ключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом гене, ратора импульсов и с входом первого , счетчика, вход генератора импульсовчерез последовательно соединенные второй и третий ключи соединен с втОрым выводом выключателя, точка , соединения второго и третьего ключей через первый ключ соединена с первым выводом для подключения обмотки электромагнита, второй вывод для подключения которой через дат", чик тока, зашунтированный четвертым ключом, соединен с вторым выводом для подключения источника питания, управляющие входы третьего и четвертого ключей объединены и подключены к прямому выходу первого триггера, первый вывод для подключения обмотки электромагнита соединен с инвертирующим входом первого элемента .ЗАПРЕТ и через последовательно соединенные шестой ключ и второй одно- вибратор с входом установки в нулевое состояние третьего триггера, прямой выход которого подключен к первому элементу индикации, второйвывод для подключения обмотки электромагнита через пятый ключ соединен с входом блока контроля срабатывания электромагнита, выход которого соединен. с входом установкив нулевое состояние четвертого триггера, прямой выход которого подклю О чен к второму элементу индикации,инверсный выход третьего триггераподключен к неинвертирующему входупервого элемента ЗА 11 РЕТ, выход которого через третий одновибраторсоединен с входом второго счетчика,неинвертирующим входом второго элемента ЗАПРЕТ и первым входом второго элемента ИЛИ, инверсный выходчетвертого триггера соединен с ин вертирующим входом второго элементаЗА 11 РЕТ, выход которого соединен спервым входом третьего элемента ИЛИи через второй элемент задержкис первым входом четвертого элемента 25 ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в единичное состояниепервого триггера, выход третьегоэлемента ИЛИ соединен с входом установки в нулевое состояние первогосчетчика, выход второго счетчикасоединен с управляющим входом второго ключа, управляющие входы пятогои шестого ключей объединены и подключены к инверсному выходу второготриггера, выход второго элемента ИЛИсоединен с входами установки в единичное состояние второго и третьеготриггеров, .вторые входы второго, третьего и четвертого элементов ИЛ 11, 40 вход установки в нулевое состояниевторого счетчика импульсов и входустановки в единичное состояние четвертого триггера объединены междусобой и соединены с шиной установкиустройства в исходное состояние,1432620 Составитель А,Каретников Техред А.Кравчук Корректор С.Черни Редактор В.Петраш Заказ 5452/47 Тираж 746 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5