專利名稱：數(shù)控可控硅磁鐵控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種控制電磁鐵載荷的裝置。
已有的變壓器型電磁鐵控制器主要存在用電效率比較低，輸出電壓、電流不能按需要進行調(diào)節(jié)以及強弱勵磁通過接觸器實現(xiàn)間斷轉(zhuǎn)換等不足，同時這種控制器不具有缺相、過載保護和故障檢測功能，且體積大，造價高。
本實用新型的目的在于提供一種利用數(shù)字電路實現(xiàn)高精度觸發(fā)控制，并且功能齊全、安全可靠的數(shù)控可控硅電磁鐵控制器。
本實用新型的技術(shù)解決方案是數(shù)控可控硅電磁鐵控制器包括主回路、控制回路以及可控硅觸發(fā)控制電路即主控器，其特殊之處在于主控器是由同步觸發(fā)信號變換電路、門控電路、計數(shù)器、計數(shù)器選通電路、觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)信號輸出電路、邏輯時序控制電路、時鐘頻率發(fā)生器、控制信號輸出電路組成。同步觸發(fā)信號變換電路的輸出端分別與一一對應(yīng)設(shè)置的門控電路的一輸入端相連接，門控電路的另一輸入端均連接在邏輯時序控制電路的一控制輸出端上，各門控電路的輸出端與對應(yīng)設(shè)置的計數(shù)器輸入端相連接，各計數(shù)器的輸出經(jīng)與其對應(yīng)設(shè)置的觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)信號輸出電路分別送至相對應(yīng)的主回路可控硅的控制極，同時各計數(shù)器的輸出信號還作為與其相對應(yīng)的計數(shù)器選通電路的一輸入信號送至計數(shù)器選通電路的一輸入端，另一輸入端均由時鐘頻率發(fā)生器提供輸入信號，計數(shù)器選通電路的輸出端與對應(yīng)的計數(shù)器時鐘輸入端相連接，邏輯時序控制電路的輸出端與控制信號輸出電路的輸入端相連接。
本實用新型還包括相序檢測電路，它從同步信號變換電路的輸出端取比較信號進行與運算后送入邏輯時序控制電路，其中一比較信號經(jīng)由電容C37、電阻R57和反相器U12E組成的脈沖延時觸發(fā)電路和二極管D4送入三極管N13的基極，另外二路比較信號分別經(jīng)二極管D5、D6送至三極管N13的基極，三極管的發(fā)射極與指示燈相連，同時還經(jīng)三極管N14、反相器U12F、二極管D42與邏輯時序控制電路相連通接。
本實用新型還包括過載保護電路，它由連接在由達林頓直流放大器構(gòu)成的控制信號輸出電路上的三極管和電阻構(gòu)成，在控制信號輸出電路上形成電流直通負反饋保護電路，以實現(xiàn)過載保護。
本實用新型主回路上的可控硅整流電路是由六個可控硅構(gòu)成的三相全波整流電路。
三相同步觸發(fā)信號變換電路對稱輸出六個與電網(wǎng)同相同步的正反方波觸發(fā)信號，分別送入由六個與非門構(gòu)成的六路門控電路的輸入端，六路門控電路的另一輸入端均與邏輯時序控制電路的輸出端相連接，六路門控電路的輸出端分別與六個計數(shù)器相連接，每一計數(shù)器的輸出端則與對應(yīng)設(shè)置的由電阻、電容和反相器構(gòu)成的觸發(fā)脈沖形成電路和由或門電路構(gòu)成的計數(shù)器選通電路一輸入端相連接，六路計數(shù)器選通電路的另一輸入端均與時鐘頻率發(fā)生器的輸出端相連接，六路計數(shù)器選通電路的輸出端分別與對應(yīng)的計數(shù)器的時鐘輸入端相連接，六路觸發(fā)脈沖形成電路輸出端分別與對應(yīng)設(shè)置的六路觸發(fā)信號輸出電路的輸入端相連接。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點1、可控硅的觸發(fā)采用數(shù)字控制觸發(fā)方式，使全波整流的六路聯(lián)控延時觸發(fā)精度達到四十萬分之一秒，保證了三相可控硅全波整流電路在大電流、高反向感應(yīng)電壓下能穩(wěn)定可靠地工作，其輸出波形非常穩(wěn)定。
2、采用邏輯時序控制，其運行時序可靠，能自動進行強勵磁與正常勵磁的轉(zhuǎn)換，不但能增強電磁鐵的吸力，還能減少電耗。
3、控制器能自動進行相序檢測、故障顯示及自動停機保護，還具有過載保護功能。
4、控制器電路結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，調(diào)節(jié)方便，用電效率達到95％以上，節(jié)省電能。
5、控制器體積小，重量輕，造價低。


圖1為本實用新型的電路原理圖；圖2為本實用新型主控器的電路原理圖；圖3為本實用新型工作過程流程圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述如圖1所示，本實用新型主要由主回路(1)、控制回路(2)和主控器(3)即可控硅觸發(fā)控制電路構(gòu)成。主回路由控制開關(guān)K1、可控硅S1-S6組成的全波橋式整流電路、連接在電磁鐵兩端用于構(gòu)成電磁鐵正向勵磁電通路的接觸器G的二個常開觸點G1、G2、連接在電磁鐵兩端的用于構(gòu)成電磁鐵反向勵磁電路的接觸器Q的二個常開觸點Q1、Q2以及由二極管D4、D5和電阻R9組成的電磁鐵放電回路構(gòu)成?？刂苹芈酚啥O管整流電路、串接在整流電路輸出端上由控制正向勵磁電通路的繼電器J1的常開觸點、接觸器Q的常閉觸點Q3和接觸器G的線圈構(gòu)成的正向勵磁控制回路以及串接在整流電路輸出端上由控制反向勵磁電通路的繼電器J2的常開觸點、接觸器G的常閉觸點G3和接觸器Q的線圈構(gòu)成的反向勵磁控制回路組成。
如圖2所示，主控器即可控硅觸發(fā)控制電路主要由同步觸發(fā)信號變換電路(4)、門控電路(5)、計數(shù)器(6)、計數(shù)器選通電路(7)、觸發(fā)脈沖形成電路(8)、觸發(fā)信號輸出電路(9)、邏輯時序控制電路(10)、時鐘頻率發(fā)生器(11)、控制信號輸出電路(12)、相序檢測電路(13)和過載保護電路(14)組成。同步觸發(fā)信號變換電路是與三相電源對應(yīng)設(shè)置的A.B.C三相同步觸發(fā)信號變換電路。由于電路結(jié)構(gòu)均相同，這里以A相舉例說明。A相同步觸發(fā)信號變換電路輸入端輸入正弦波相電壓經(jīng)電阻R1、R2降壓后，由二極管D1提供正相半波經(jīng)穩(wěn)壓管Z1鉗位于6伏方波，再經(jīng)由電阻R3、R4和40106反相器U16A、U16B整形倒相后，在Z1、Z4輸出端獲得對稱且與電網(wǎng)同相同步的正反方波控制信號。B相輸出端為Z3、Z6,C相輸出端為Z5、Z2。六個輸出端分別為六路門控電路提供輸入信號。門控電路是由4093與非門U1A構(gòu)成，各門控電路的一輸入端分別與對應(yīng)設(shè)置的同步觸發(fā)信號變換電路的輸出端連接，另一輸入端則與邏輯時序控制電路的輸出端R相連接，輸出端則分別與對應(yīng)設(shè)置的4060計數(shù)器U3相連接，計數(shù)器的CLK端與對應(yīng)設(shè)置的計數(shù)器選通電路的輸出端相連，計數(shù)器的輸出端與對應(yīng)設(shè)置的計數(shù)器選通電路的輸入端和觸發(fā)脈沖形成電路的輸入端相連接。計數(shù)器選通電路由4071或門電路U9A構(gòu)成，其另一輸入端與時鐘頻率發(fā)生器的輸出端CP相連接。觸發(fā)脈沖形成電路由電阻R14、電容C12、4050反相器U11A構(gòu)成。與六路觸發(fā)脈沖形成電路對應(yīng)設(shè)置的六路觸發(fā)信號輸出電路由二極管D13、D14、電阻R13、三極管N1、變壓器B1和整流濾波電路構(gòu)成。其中第一路觸發(fā)信號輸出電路的輸出端17、18與可控硅S1的控制極相連接。其它各路的輸出端依次對應(yīng)與可控硅的控制極相連接，見圖號。上述各電路部件的標號均為其中一路部件的標號。
相序檢測電路的一輸入端與A相同步觸發(fā)信號變換電路的輸出端Z1相連接，由其提供A正相同步方波比較信號，該信號經(jīng)電容C37、電阻R57、40106反相器U12E組成脈沖延時觸發(fā)電路，在二極管D4的負端得到一定脈寬的正脈沖，相序檢測電路的另外二個輸入端的比較信號取自B、C相同步觸發(fā)信號變換電路Z3、Z2輸出端，三路比較信號分別經(jīng)二極管D4、D5、D6進行與運算后送入三極管N13的基極，通過三極管N13的電流放大，電容C38構(gòu)成的積分電路送給發(fā)光二極管E1，使其發(fā)光顯示相序正常。同時該信號還將通過三極管N14、40106反相器U12F和二極管D42送至邏輯時序控制電路與非門U2C的9腳，如果任一相序錯誤，三極管的基極則得不到控制信號，從而發(fā)光二極管不發(fā)光，相序檢測電路沒有輸出，邏輯時序控制電路不能輸出觸發(fā)信號至門控電路。
控制信號輸出電路包括使繼電器J1工作的勵磁控制信號輸出電路和使繼電器J2工作的逆磁控制信號輸出電路二部分。二個電路結(jié)構(gòu)相同，均由二個三極管N8、N9組成的達林頓直流放大器構(gòu)成。其勵磁控制信號輸出電路的輸入端連接在邏輯時序控制電路的輸出線J1上，逆磁控制信號輸出電路的輸入端經(jīng)二極管D44與邏輯時序控制電路的輸出端MR相連按，同時該輸入端還經(jīng)電阻R53與邏輯時序控制電路的輸出端J2相連接。在二輸出電路上均連接有過載保護電路，它由電阻R50和三極管N7組成，形成達林頓直流放大器的負反饋電路，從而實現(xiàn)過載保護。
時鐘頻率發(fā)生器包括兩種頻率發(fā)生器，其中一個頻率發(fā)生器由二個4097施密特觸發(fā)器U15C、U15A和電阻R39、R40、R41組成高頻振蕩器，其強激磁電流由電位器W1調(diào)節(jié)，輸入端與4541集成延時控制器U14輸出端Q相連接，輸出端CP與計數(shù)器選通電路相連接。另一個頻率發(fā)生器由4093施密特觸發(fā)器U15B和電阻R42、R43、R44構(gòu)成，其正常工作電流由電位器W2調(diào)節(jié)，輸入端與4541集成延時電路U14輸出端Q相連接，輸出端CP與計數(shù)器選通電路相連接。
邏輯時序控制電路包括邏輯和時序控制兩部分。其中邏輯控制部分是由4093與非門電路U15D、4071或門電路U10D、U10C和與非門U2C、U2D組成，時序控制部分是由40106反相器U12D、U12C、U12A、U12B以及4541集成延時電路U17、U13、U14連接構(gòu)成。邏輯電路部分的輸入端接運行開關(guān)K6和試驗開關(guān)K5，其或門U10D的輸入端12腳與逆磁時間延時電路的輸出端Q相連接，U10D的輸入端13腳經(jīng)二極管D12與反相器U12D的輸出端8腳相連接，與非門U2C的輸入端9腳分別經(jīng)二極管D43、D42與集成延時電路U17的輸出端Q和相序檢測電路的輸出端相連接?；蜷TU10C的輸出端10腳經(jīng)電容C24與時序控制部分的反相器U12A的輸入端相連接，同時還與勵磁控制信號輸出電路的輸入端、強磁時間延時電路U14的輸入端相連接。強磁時間由電位器W3調(diào)節(jié)。反相器V12B的輸出端4腳與逆磁時間延時電路U13的輸入端MR腳相連接，逆磁時間延時電路U13的輸出端Q腳還與反相器V12C的輸入端相連接，逆磁時間由電位器W4調(diào)節(jié)。強磁時間延時電路的輸出端Q分別與輸出正常頻率和輸出高頻的時鐘頻率發(fā)生器的輸入端相連接。由上述邏輯時序控制電路完成邏輯控制和時序控制。本實用新型的工作過程見圖3。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控可控硅電磁鐵控制器，包括主回路、控制回路以及可控硅觸發(fā)控制電路即主控器，其特征在于主控器是由同步觸發(fā)信號變換電路、門控電路、計數(shù)器、計數(shù)器選通電路、觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)信號輸出電路、邏輯時序控制電路、時鐘頻率發(fā)生器、控制信號輸出電路組成。同步觸發(fā)信號變換電路的輸出端分別與一一對應(yīng)設(shè)置的門控電路的一輸入端相連接，門控電路的另一輸入端均連接在邏輯時序控制電路的一控制輸出端上，各門控電路的輸出端與對應(yīng)設(shè)置的計數(shù)器輸入端相連接，各計數(shù)器的輸出經(jīng)與其對應(yīng)設(shè)置的觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)信號輸出電路分別送至相對應(yīng)的主回路可控硅的控制極，同時各計數(shù)器的輸出信號還作為與其相對應(yīng)的計數(shù)器選通電路的一輸入信號送至計數(shù)器選通電路的一輸入端，另一輸入端均由時鐘頻率發(fā)生器提供輸入信號，計數(shù)器選通電路的輸出端與對應(yīng)的計數(shù)器時鐘輸入端相連接，邏輯時序控制電路的輸出端與控制信號輸出電路的輸入端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控可控硅電磁鐵控制器，其特征在于還包括相序檢測電路，它從同步信號變換電路的輸出端取比較信號進行與運算后送入邏輯時序控制電路，其中一比較信號經(jīng)由電容C37、電阻R57和反相器U12E組成的脈沖延時觸發(fā)電路和二極管D4送入三極管N13的基極，另外二路比較信號分別經(jīng)二極管D5、D6送至三極管N13的基極，三極管的發(fā)射極與指示燈相連，同時還經(jīng)三極管N14、反相器U12F、二極管D42與邏輯時序控制電路相連通接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控可控硅電磁鐵控制器，其特征在于還包括過載保護電路，它由連接在由達林頓直流放大器構(gòu)成的控制信號輸出電路上的三極管和電阻構(gòu)成，在該電路上形成電流直通負反饋保護電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所速的數(shù)控可控硅電磁鐵控制器，其特征在于主回路上的可控硅整流電路是由六個可控硅構(gòu)成的三相全波整流電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所速的數(shù)控可控硅電磁鐵控制器，其特征在于三相同步觸發(fā)信號變換電路對稱輸出六個與電網(wǎng)同相同步的正反方波觸發(fā)信號，分別送入由六個與非門構(gòu)成的六路門控電路的輸入端，六路門控電路的另一輸入端均與邏輯時序控制電路的輸出端相連接，六路門控電路的輸出端分別與六個計數(shù)器相連接，每一計數(shù)器的輸出端則與對應(yīng)設(shè)置的由電阻、電容和反相器構(gòu)成的觸發(fā)脈沖形成電路和由或門電路構(gòu)成的計數(shù)器選通電路一輸入端相連接，六路計數(shù)器選通電路的另一輸入端均與時鐘頻率發(fā)生器的輸出端相連接，六路計數(shù)器選通電路的輸出端分別與對應(yīng)的計數(shù)器的時鐘輸入端相連接，六路觸發(fā)脈沖形成電路輸出端分別與對應(yīng)設(shè)置的六路觸發(fā)信號輸出的輸入端相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種控制電磁鐵載荷的裝置,包括主回路、控制回路以及可控硅觸發(fā)控制電路即主控器,主控器是由同步觸發(fā)信號變換電路、門控電路、計數(shù)器、計數(shù)器選通電路、觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)信號輸出電路、邏輯時序控制電路、時鐘頻率發(fā)生器、控制信號輸出電路、相序檢測電路、過載保護電路組成。本實用新型的特點是觸發(fā)精度高,運行時序可靠,電路結(jié)構(gòu)簡單,節(jié)省電能。
文檔編號H01F7/08GK2332042SQ9723075
公開日1999年8月4日 申請日期1997年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月30日
發(fā)明者董峰 申請人:大連港務(wù)局