專利名稱：電磁制動器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電磁制動器控制裝置。
背景技術(shù)：
制動器在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用于起重機械、礦山機械、港口設(shè)備、建筑機械及各種自動化設(shè)備中。根據(jù)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方式的不同大致分為電磁制動器(交流、直流)、電力液壓制動器和圓盤式制動器。目前，國內(nèi)外的電磁制動器處于新老交替的時代。老式制動電磁鐵存在起動及維持電流較大、功率因數(shù)低、體積大、故障率高、高能耗、高噪聲等缺點；而液壓制動器漏油是個致命的缺點，輕則污染設(shè)備及環(huán)境，造成潤滑油的浪費，重則容易引起液壓設(shè)備缺油拉缸，造成設(shè)備損壞。隨著電子器件的飛速發(fā)展和成熟應(yīng)用，電磁式制動器日益取 代了液壓式制動器，并應(yīng)用于各種設(shè)備中。電磁制動器是一種新型制動器。它主要通過控制器發(fā)出的制動信號以電流的形式通過電磁體，通過改變通入電磁體的電流來改變制動器的制動力。電磁制動器具有結(jié)構(gòu)簡單，控制、安裝方便等優(yōu)點。鑒于目前電磁制動器的廣泛應(yīng)用，因此需要與電磁制動器操作相適應(yīng)的控制裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠較為理想控制電磁制動器操作的控制裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種電磁制動器控制裝置，該控制裝置包括開關(guān)電路，該開關(guān)電路包括第一三極管、第二三級管和第一電容，第一三極管的基極連接到第二三極管的集電極，第一電容串接在第二三極管的集電極和發(fā)射極之間，第一三極管的發(fā)射極與所述晶閘管的控制端連接；觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路包括第二電容、第三電容、第一穩(wěn)壓二極管和第一電阻，第二電容的兩端分別與所述第二三極管的基極和第一電阻的一端連接，第三電容的兩端分別與第一電阻的一端與公共端連接，第一穩(wěn)壓二極管跨接在第三電容的兩端；以及延時觸發(fā)電路，該延時觸發(fā)電路包括第四電容、第二穩(wěn)壓二極管、用于給第四電容充電的第一充電電路和第二充電電路，第二穩(wěn)壓二極管的陰極連接到第二充電電路與第四電容之間的節(jié)點，第二穩(wěn)壓二極管的陽極與第二三極管的基極連接。通過上述技術(shù)方案，可以很好地解決電磁制動器在啟動時需要大電流，而啟動后需要小電流來維持。本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。

附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中圖I是根據(jù)本實用新型的一個實施方式的電磁制動器控制裝置的電路結(jié)構(gòu)圖；以及圖2示出了在正半周期中第一穩(wěn)壓二極管D6和第二穩(wěn)壓二極管D4上的電壓示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。在下文中提到的“公共端”可以是為了便于描述而虛擬化的端點，或者可以是零電位參考點、接地端等。在介紹本實用新型的概念之前，先簡單介紹電磁制動器的工作過程。在電磁制動器沒有通電(通常是交流電)之前，制動器處于抱緊狀態(tài)，制動夾片卡住例如推車機的電機， 使其不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)制動器上電后，制動器的電磁線圈產(chǎn)生磁場，磁化中軸中的軟磁鐵芯，在電磁力的作用下降軟磁鐵芯拉到電磁線圈中心，與軟磁鐵芯連在一起的鐵板也就被拉了下來，通過固定軸，使制動夾片張開，電磁制動器解除制動。由此可以看出，在剛開始上電時，需要較大的電流將軟磁鐵芯拉到電磁線圈中，當(dāng)軟磁鐵芯被拉到電磁線圈中后，電磁線圈的磁力增大，因此這時僅需要較小電流就能維持軟磁鐵芯不被拉回?？刂仆ㄟ^電磁線圈的電流的大小是通過調(diào)節(jié)電磁線圈回路中的晶閘管(可控硅)來實現(xiàn)的。根據(jù)本實用新型的總的構(gòu)思，提供了一種電磁制動器控制裝置，其中，該控制裝置被配置成在啟動電磁控制器時，向所述電磁控制器的晶閘管發(fā)送第一控制信號，使得該晶閘管以大導(dǎo)通角導(dǎo)通，從而使大電流流過該電磁控制器的線圈；以及預(yù)定時間段后，向所述晶閘管發(fā)送第二控制信號，使得該晶閘管以小導(dǎo)通角導(dǎo)通，從而使小電流流過該電磁控制器的線圈?？刂蒲b置實現(xiàn)的方式有很多種，例如通過硬件、軟件或硬件與軟件的結(jié)合。在本實用新型的一個實施方式中，控制裝置可以是以下中的至少一者單片機、PLC控制器、DSP控制器以及FPGA電路。也就是說通過對上述器件進行編程，就能夠?qū)崿F(xiàn)上述的操作。這樣，所述第一控制信號和/或第二控制信號可以是脈寬調(diào)制信號。采用單片機等可編程器件可以實現(xiàn)對電磁制動器的控制，但本實用新型還提出了另一種的解決方案，即采用電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)控制裝置。如圖I中的虛線框所示，根據(jù)本實用新型的一個實施方式，控制裝置可以包括開關(guān)電路，該開關(guān)電路可以包括第一三極管BG1、第二三級管BG2和第一電容Cl，第一三極管BGl的基極連接到第二三極BG2的集電極，第一電容Cl串接在第二三極管BG2的集電極和發(fā)射極之間，第一三極管BGl的發(fā)射極與所述晶閘管的控制端連接；觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路包括第二電容C2、第三電容C3、第一穩(wěn)壓二極管D6和第一電阻R8，第二電容C2的兩端分別與所述第二三極管BG2的基極和第一電阻R8的一端連接，第三電容C3的兩端分別與第一電阻R8的一端與公共端連接，第一穩(wěn)壓二極管D6跨接在第三電容C3的兩端；以及[0027]延時觸發(fā)電路，該延時觸發(fā)電路可以包括第四電容C4、第二穩(wěn)壓二極管D4、用于給第四電容C4充電的第一充電電路和第二充電電路，第二穩(wěn)壓二極管D4的陰極可以連接到第二充電電路與第四電容C4之間的節(jié)點，第二穩(wěn)壓二極管D4的陽極可以與第二三極管BG2的基極連接。在本實用新型的一個具體的實施方式中，該第二充電電路可以包括依次串接的第二電阻R2、第五電容C5和第一二極管D5，該第一二極管D5的陰極與第四電容C4的一端連接，第四電容C4的另一端與公共端連接，第二穩(wěn)壓二極管D4的陰極和陽極分別與第一二極管D5的陽極和第二三極管BG2的基極連接。第二電阻R2可以與第一電阻R8串接。第一充電電路可以包括第三電阻R3、第四電阻RlO和第五電阻RlI，第三電阻R3分別通過第四電阻RlO和第五電阻Rll連接到第四電容C4，其中第四電阻RlO還可以通過所述第一二極管D5連接到第四電容C4。為了突出本實用新型的重點，圖I中本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的一些起著基本作用的組件沒有詳細描述，例如位于第二三極管BG2的基極與發(fā)射極之間的電阻R7以及跨接在電阻R7兩端的穩(wěn)壓二 極管D3，串接在第二三極管BG2的集電極處的電阻R6、串接在第一三極管BGl的集電極和發(fā)射極的電阻R5和R6，還有例如電阻R9等。圖I中還示出了電阻R4連接在第一三極管BGl的發(fā)射極與公共端之間，而公共端與晶閘管的陰極(K)連接。圖I中還示出了電磁制動器的主回路，可以包括整流二極管D2、續(xù)流二極管D1、晶閘管VI、電磁線圈L等。這里要提到的是提供給控制裝置的交流電是先通過整流二極管D2整流后再輸送給控制裝置的，這樣，只有交流電的正半周期分量提供給控制裝置。如果主回路中沒有該整流二極管D2，則控制裝置還可以包括整流二極管，例如設(shè)置在電阻R2與電源之間的電路上，用于防止將反向電流提供給所述觸發(fā)電路或延時觸發(fā)電路。下面分析以這種電路形式的控制裝置如何控制電磁制動器“以大電流啟動，小電流維持”的操作過程。例如，給控制裝置提供的可以是220v、50Hz的市電，經(jīng)過整流二極管D2的整流后，只有正半周期的交流電被提供給控制裝置。在每個正半周期，電流流過C2，流經(jīng)電阻R7，電阻R7兩端的電壓VR7會很快到達三極管BG2的導(dǎo)通電壓(例如O. 7V)，使三級管BG2導(dǎo)通，這時，三極管BGl的基極與發(fā)射極之間的電壓幾乎為O (三極管BG2導(dǎo)通時，其集電極與發(fā)射極之間的電壓很小)，三極管BGl截止。同時，電流流過電阻R8 (和電阻R2)給電容C3充電，當(dāng)電容C3的電壓達到穩(wěn)壓二極管D6的擊穿電壓(例如bV)時，穩(wěn)壓二極管被擊穿，此后電容C3兩端維持一恒定電壓bV。這時，電容C2電流消失(由于電容的“隔直通交”的特性)，電阻R7的電壓VR7為0，三極管BG2截止。這時，bV電壓通過例如電阻R6對電容Cl充電，當(dāng)電容Cl的電壓達到三極管BGl的導(dǎo)通電壓(例如，O. 7V)時，三極管BGl導(dǎo)通，給晶閘管輸出電壓，使晶閘管導(dǎo)通。從以上的描述可以看出，在每個正半周期中，晶閘管的導(dǎo)通時間(B卩，導(dǎo)通角)是由電容C3充電到穩(wěn)壓二極管D6的擊穿電壓所需的時間來決定的，也就是說，在交流電的每個正半周期中，所述晶閘管的大導(dǎo)通角與所述第三電容C3從O電壓充電到所述第一穩(wěn)壓二極管D6的擊穿電壓的充電時間相關(guān)聯(lián)。該充電時間與例如電阻R8 (和R2)、電容C3以及穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓有關(guān)，因此，只要合適選擇電阻、電容以及穩(wěn)壓二極管的參數(shù)(例如，電阻值、電壓值等)，就可以確定晶閘管的導(dǎo)通時間，即導(dǎo)通角。由于在啟動時需要大電流，因此將導(dǎo)通角設(shè)定得較大，即大導(dǎo)通角。預(yù)定時間段是通過延遲觸發(fā)電路來實現(xiàn)的。具體來說，預(yù)定時間段與所述第四電容C4從OV充電到接近所述第二穩(wěn)壓二極管D4的擊穿電壓的充電時間相關(guān)聯(lián)。當(dāng)控制裝置上電后，在每個正半周期，通過第一充電電路和第二充電電路給電容C4充電。第一充電電路的充電時間常數(shù)τ = (R3+R11//R10) XC4 (注//表示電阻Rll和RlO并聯(lián)后的電阻值)。通過參數(shù)(例如，電阻值、電容值)的選擇，使第二充電電路的電流比第一充電電路的電流大。而電容C4放電時，由于二極管D5阻斷反向電流，放電電路只有R3、R11，其放電時間常數(shù)τ 2 = (R3+R11) XC4。由充放電對比可以知，對電容C4是充電快，放電慢，在交流電的每個周期中，給所述第四電容C4充的電比該第四電容C4放的電要多。所以電容C4的電壓在每個周期都上升。在電容C4的電壓沒有升到穩(wěn)壓二極管D4的擊穿電壓(例如aV)之前，如上所述，產(chǎn)生大導(dǎo)通角。經(jīng)過若干周期后，電容C4的電壓升到了 aV左右。在下一個正半周期，電容 C4的電壓很快升到aV，保持不變，這時，穩(wěn)壓二極管D4被擊穿，使穩(wěn)壓二極管D4穩(wěn)壓到aV，電阻RlO和電容C6中的電流流過穩(wěn)壓二極管D4、電阻R7，使電阻R7的電壓迅速達到三極管BG2的導(dǎo)通電壓例如O. 7V，三級管BG2導(dǎo)通，此時三極管BG2的集電極與發(fā)射極之間的電壓很低，三極管BGl不能導(dǎo)通。通過合適參數(shù)(例如，電阻、電容、擊穿電壓等)選擇，使穩(wěn)壓二極管D4在該正半周期中(在后續(xù)的正半周期中也是如此)比穩(wěn)壓二極管D6先被擊穿，且擊穿后比穩(wěn)壓二極管D6先截止。當(dāng)穩(wěn)壓二極管D4截止后，電阻R7的電壓變?yōu)?，三極管BG2截止，此時由于穩(wěn)壓二極管D6被擊穿，電容Cl的電壓迅速達到三極管BGl的導(dǎo)通電壓(例如O. 7V)，三極管BGl導(dǎo)通，輸出電壓到晶閘管的控制端，晶閘管導(dǎo)通。圖2示出了在正半周期中第一穩(wěn)壓二極管D6和第二穩(wěn)壓二極管D4上的電壓示意圖。圖2中虛線I表示假設(shè)穩(wěn)壓二極管D4不穩(wěn)壓時的電壓波形，虛線2為假設(shè)穩(wěn)壓二極管D6不穩(wěn)壓時的電壓波形。在tO-tl時段，電容C2中的電流流過三極管BG2。在tl時刻，電容C2中無電流，而穩(wěn)壓二極管D4中的電流維持三極管BG2導(dǎo)通。穩(wěn)壓二極管D4比穩(wěn)壓二極管D6先被擊穿，后面穩(wěn)壓二極管D4比穩(wěn)壓二極管D6先截止，先從穩(wěn)壓狀態(tài)轉(zhuǎn)變到截止?fàn)顟B(tài)。在t2時刻，穩(wěn)壓二極管D4電壓不能穩(wěn)到aV，截止，電流消失，三極管BG2截止。這時，穩(wěn)壓二極管D6保持穩(wěn)壓，通過電阻R6給電容Cl充電，當(dāng)電容Cl電壓等于三極管BGl的導(dǎo)通電壓時(例如O. 7V)，三極管BGl導(dǎo)通。三極管BGl的發(fā)射極電流為晶閘管控制極(G)提供足夠大電流使晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通。導(dǎo)通時間在每個正半周期稍大于t2處(由于給電容Cl充電需要點時間)。在負半周期，晶閘管承受反壓截止。雖然上述是以三極管作為示例來描述的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以有其他的替換方式，例如場效應(yīng)管等。另外，為了確保能將電磁鐵芯拉入線圈中，以大導(dǎo)通角導(dǎo)通的時間要足夠長，但也不能太長，因為時間太長，電磁線圈中會一直有很大電流，會損壞額定電流小的一些器件。根據(jù)實驗及經(jīng)驗，導(dǎo)通時間可以為市電的8-12個周期，一個周期為20ms，也就是160-240ms。因此，上述預(yù)定時間段的范圍可以為160_240ms。本實用新型提供的方式可以很好地解決電磁制動器在啟動時需要大電流，而啟動后需要小電流來維持，并且能夠減少電流，降低儲存的磁場能，斷電后能快速脫開制動，節(jié)約電能和降低勵磁線圈溫升，同時能夠降低生產(chǎn)成本。以上結(jié)合附圖詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技 術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種電磁制動器控制裝置，其特征在于，該控制裝置包括 開關(guān)電路，該開關(guān)電路包括第一三極管(BG1)、第二三級管(BG2)和第一電容(Cl)，第一三極管(BGl)的基極連接到第二三極管(BG2)的集電極，第一電容(Cl)串接在第二三極管(BG2)的集電極和發(fā)射極之間，第一三極管(BGl)的發(fā)射極與所述晶閘管的控制端連接； 觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路包括第二電容(C2)、第三電容(C3)、第一穩(wěn)壓ニ極管(D6)和第ー電阻(R8)，第二電容(C2)的兩端分別與所述第二三極管(BG2)的基極和第一電阻(R8)的一端連接，第三電容(C3)的兩端分別與第一電阻(R8)的一端與公共端連接，第一穩(wěn)壓ニ極管(D6)跨接在第三電容(C3)的兩端；以及 延時觸發(fā)電路，該延時觸發(fā)電路包括第四電容(C4)、第二穩(wěn)壓ニ極管(D4)、用于給第四電容(C4)充電的第一充電電路和第二充電電路，第二穩(wěn)壓ニ極管(D4)的陰極連接到第ニ充電電路與第四電容(C4)之間的節(jié)點，第二穩(wěn)壓ニ極管(D4)的陽極與第二三極管(BG2)的基極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在干， 所述第二充電電路包括串接的第二電阻(R2)、第五電容(C5)和第一ニ極管(D5)，該第一二極管(D5)的陰極與第四電容(C4)的一端連接，第四電容(C4)的另一端與公共端連接，第二穩(wěn)壓ニ極管(D4)的陰極和陽極分別與第一ニ極管(D5)的陽極和第二三極管(BG2)的基極連接； 所述第一充電電路包括第三電阻(R3)、第四電阻(RlO)和第五電阻(R11)，第三電阻(R3)分別通過第四電阻(RlO)和第五電阻(Rll)連接到第四電容(C4)，其中第四電阻(RlO)還通過所述第一ニ極管(D5)連接到第四電容(C4)； 所述第二充電電路的電流大于所述第一充電電路的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的控制裝置，其特征在于，該控制裝置還包括用于防止將反向電流提供給所述觸發(fā)電路或延時觸發(fā)電路的第二ニ極管(D2)。
專利摘要本實用新型公開一種電磁制動器控制裝置，該控制裝置被配置成在啟動電磁控制器時，向所述電磁控制器的晶閘管發(fā)送第一控制信號，使得該晶閘管以大導(dǎo)通角導(dǎo)通，從而使大電流流過該電磁控制器的線圈；以及預(yù)定時間段后，向所述晶閘管發(fā)送第二控制信號，使得該晶閘管以小導(dǎo)通角導(dǎo)通，從而使小電流流過該電磁控制器的線圈。通過上述技術(shù)方案，可以很好地解決電磁制動器在啟動時需要大電流，而啟動后需要小電流來維持。
文檔編號F16D65/14GK202756496SQ20122038016
公開日2013年2月27日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者劉鑫, 穆霄剛, 許寧, 王立德, 張國旭, 楊國良 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司