УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОКАМИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРИВОДА С ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ЯКОРЯ

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, в частности к электромагнитным приводам (ЭП) постоянного тока с управляемым возвратно-поступательным движением рабочего органа и может быть использована для создания электромагнитных усилий, направленных в противоположные стороны, например, в таких устройствах, как золотниковые гидрораспределители или электромагнитные подшипники.
Для управления величиной тока обмотки силовых электромагнитных преобразователей (ЭМП), известен ряд различных электронных устройств, например, патенты США 4381532, 4556926, 4764840, 4949215 и 5345181. Общим характерным признаком в этих устройствах служит использование транзистора, соединенного последовательно с обмоткой, источником напряжения и датчиком тока (резистором). Для защиты транзистора от перенапряжений параллельно обмотке подключен обратный диод. Напряжение на датчике-резисторе показывает, какой ток течет через обмотку ЭМП. Различия в устройствах управления транзистором обусловлены различиями в цели управления. Обычно необходимо управлять током через обмотку так, чтобы этот ток не превышал заданного значения, в противном случае соленоид выйдет из строя. Для управления усилием ЭМП в ЭП требуется устройства управления, обеспечивающее если не стабилизацию усилия на якоре, то хотя бы стабилизацию тока в обмотке.
Также известно устройство управления токами обмоток электромагнитного привода с возвратно-поступательным движением якоря (патент США US 4546403 ((Switching driver with solenoid current proportional to an analog voltage»), являющееся прототипом предлагаемой полезной модели. Оно содержит последовательно соединенные источник питания (батарею), транзисторный ключ, обмотку и датчик тока (резистор). Для управления транзисторным ключом имеются компаратор с гистерезисом и одновибратор, формирующий длительность выключенного состояния ключа. Напряжение с датчика тока подается на инвертирующий вход компаратора. На неинвертирующий вход компаратора подается опорное напряжение. Замкнутый ключ приводит к нарастанию тока в обмотке. Когда напряжение на датчике тока превысит опорное напряжение, сигнал на выходе компаратора переключит транзисторный ключ в закрытое состояние и запустит одновибратор. Ток в обмотке начнет уменьшаться, протекая через обратный диод. Замыкание транзисторного ключа произойдет после срабатывания одновибратора.
Недостатком данного устройства является ограниченные функциональные возможности обеспечения импульсного режима со стабилизацией среднего значения тока в обмотке только одного ЭМП. Для ЭП необходимо использовать два ЭМП. Применение представленного выше схемотехнического решения для питания ЭП с двумя обмотками неприемлемо из-за того, что при перемещении якоря происходит различное изменение индуктивностей обмоток, а, следовательно, изменяются скорости увеличения и уменьшения токов и, соответственно, частоты следования импульсов тока и электромагнитного усилия. Это служит причиной появления биений в результирующем электромагнитном усилии при постоянном управляющем сигнале. Существенно, также, что усилия в ЭП определяются не абсолютными величинами токов в обмотках, а их разностью.
Задачей (техническим результатом) предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства управления токами обмоток электромагнитного привода с возвратно-поступательным движением якоря, а также исключение возникновения биений в создаваемых ими электромагнитных усилиях при постоянном управляющем напряжении.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве управления токами обмоток электромагнитного привода с возвратно-поступательным движением якоря, содержащем две цепочки из транзисторного ключа, датчик тока и обратный диод для каждой из двух обмоток ведена отрицательная обратная связь по разности токов в обмотках посредством дифференциального усилителя, выход которого подключен к инвертирующему входу компаратора, а входы - к датчикам тока, причем второй транзисторный ключ управляется компаратором через инвертор, а обратные диоды включены параллельно обмоткам соединенным последовательно с датчиками тока.
На чертеже приведена функциональная схема устройства управления токами обмоток электромагнитного привода.
Предлагаемое устройство содержит: 1, 2 - обмотки; 3, 4 - датчики тока; 5, 6 - транзисторные ключи; 7, 8 - обратные диоды; 9 - дифференциальный усилитель; 10 - компаратор; 11 - инвертор.
y
y
Устройство работает следующим образом. Логический сигнал с выхода компаратора 10 передается на транзисторный ключ 6, который при замыкании обеспечивает возрастание сигнала на выходе усилителя 9 и инвертирующем входе компаратора 10. Инвертор 11 обеспечивает поочередное замыкание транзисторных ключей 5, 6. Оба тока в обмотках 1, 2 и их разность, имеют пилообразную форму. При этом на выходе усилителя 9 обеспечивается пилообразный сигнал, пропорциональный разности токов. Верхняя точка этого сигнала определяется суммой управляющего сигнала U и гистерезисом компаратора 10, а нижняя - их разностью. Таким образом, обеспечивается стабилизация среднего значения разности токов в обмотках на уровне U. Величиной гистерезиса обусловлены пульсации разности токов, необходимые для возбуждения в ЭП вибрации якоря. Элементы устройства работают на одной частоте, что в соответствии с положениями теории колебаний исключает возможность возникновения биений.
Таким образом, техническим результатом является:
- расширение функциональных возможностей электромагнитного привода при выполнении его не только с одним, но и с двумя ЭМП, создание которого необходимо для обеспечения управляемого перемещения рабочего органа;
- исключение биений в усилии, прикладываемом к рабочему органу управляемого электромагнитного привода, что улучшает качество его перемещения за счет стабилизации величины средней разности токов пропорционально управляющему напряжению и удешевляет средства управления.