专利名称：电永磁吸盘充退磁控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电永磁吸盘的部件，具体为电永磁吸盘充退磁控制器。
(二)
背景技术：
电永磁吸盘是传统电磁吸盘的更新换代产品，它的功能特点是只要经过充 磁后，就可长期保持磁性吸力，不用时可通过退磁去除磁性吸力。只有在充磁 或退磁过程中才需通电，平时工作状态不需通电，这样既可以减少线圈发热而 导致工件变形，又可以节约大量电能，还可以通过控制充磁强度来调节其电磁 吸力的大小，避免了电磁吸盘和工件的拉伤、变形。电永磁吸盘充退磁控制器 是电永磁吸盘必备的核心部件之一，其性能好坏直接影响着电永磁吸盘的整体 性能及使用安全。传统的电永磁吸盘充退磁控制器具有以下缺点1、其可控硅 控制电路采用控制电压与电网同步的锯齿波比较的触发形式，可控硅的导通角 随电网频率波动较大，影响了控制精度。可控硅的触发往往通过脉冲变压器在 可控硅控制极与阴极间施加脉冲电流，极易造成电气干扰与误触发；2.其功率 切换电路，往往采用电磁继电器作为切换开关，不但体积大、成本高而且触点
容量有限，250VAC时最大触点容量平均电流只有25A，并不能保证充退磁峰值 电流高达60A以上的大面积电永磁吸盘的可靠运行；3.其只具有简单的充磁功 能，当电源电压严重波动或电永磁吸盘电路存在短路、断路、电缆连接器接触 不良时，并不能进行有效的检测与报警，极易造成安全事故。
(三) 发明内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种电永磁吸盘充退磁控制器，具有控 制精度高、可控硅的触发可靠性高、干扰小等优点,而且体积小、安装接线方便、 触点容量高，确保了功率切换电路的可靠性，具有完善的检测与保护报警功能， 避免电永磁吸盘在异常充磁状态下工作，提高了其工作安全性。
其技术方案是这样的其包括微处理控制器、电源电路装置、控制信号输入 光电隔离电路装置、参数设定电路装置、充退磁电流测量电路装置、可控硅及 触发驱动电路装置、大功率磁保持继电器及驱动电路装置、工作状态继电器驱 动电路装置、数码显示驱动电路装置，其特征在于所述充退磁电流测量电路装置中将大功率可控硅输出的脉冲电流连接线从Rogowski线圈CT1内穿过，连
接到大功率切换磁保持继电器的触点输入公共端，电阻器R4与R5串联，R4的 另一端连接到电源VCC, R5的另一端连接到电源地，电容器C2、 C3分别与R4、 R5并联，由于R4与R5和C2与C3参数相同，这样R4与R5连接处就组成了一 个1/2的虚拟电源电压，Rogowski线圈CT1的感应信号输出负端连接到该1/2 的虚拟电源电压上并通过电阻R3连接动运算放大器U1A的3脚(同相输入端)， Rogowski线圈CT1的感应信号输出正端通过串联的积分电阻R6、 R2连接到运算 放大器U1A的2脚(反相输入端)，积分电容器Cl连接到运算放大器U1A的2脚 反相输入端与运算放大器U1A的6脚(信号输出端)之间，用于消除运放失调等 引起的累积误差的电阻Rl与电容器Cl并联，运算放大器U1A的6脚输出信号 连接到A/D模数转换器的输入端，运算放大器UlA的7脚(电源+)、 4脚(电源-) 分别与电源VCC、电源地连接；可控硅及触发驱动电路装置中，电阻R11串联在 微处理控制器的脉冲输出CF端与三极管Q3基极之间，Q3的发射极接电源地集 电极连接至光控可控硅U12的发光二极管阴极，U12的发光二极管阳极与光控可 控硅Ull的发光二极管阴极串联，限流电阻R12串接在电源VCC与Ull的发光 二极管阳极之间，Ull的光敏可控硅阳极连接到大功率可控硅模块Q2的控制极， Ull的光敏可控硅阴极与U12的光敏可控硅阳极串联，U12的光敏可控硅阴极通 过限流电阻R6串联到大功率可控硅模块Q1的控制极，均压电阻R13、 R14分别 并联在U11与U12的光敏可控硅阴、阳极之间，干扰抑制电容器Cll、 C12分别 并联在Ql与Q2的阴极与控制极之间，将Ql的阳极与Q2的阴极关联后连接到 交流电源的A端，Q2的阳极与Ql的阴极关联后穿过Rogowski线圈CT1连接到 功率切换磁保持继电器的公共输入端，用于浪涌吸收的电容器C13与电阻器R16 串联后再并联到Ql与Q2的阴、阳极；继电器及驱动电路装置、工作状态反馈 继电器电路装置中，所述继电器为磁保持继电器，将磁保持继电器Kcom的功率 触点的一端连接到交流电源一端，另一端连接到电永磁吸盘线圈的公共端，磁 保持继电器Kl、 K2、 K3…Kn的功率触点的一端作为公共端穿过Rogowski线圈 CT1连接到大功率可控硅模块Q2阳极与Ql阴极的并联端，另一端分别连接到对 应的电永磁吸盘l、 2、 3…n线圈的输入端，磁保持继电器K1、 K2、 K3…Kn控 制线圈分别连接到对应的磁保持继电器驱动电路。
本实用新型的上述结构中，电流测量线圈微分电流传感器Rogowski线圈具 有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功 能，体积小、重量轻、安全，光控可控硅串联的可控硅触发形式，避免了传统的可控硅触发采用脉冲变压器存在的体积大、功耗高、电磁干扰严重的问题， 磁保持继电器替代普通电磁继电器，应用于电永磁吸盘充退磁线圈的功率切换，
使触点容量由原来的最大25A/250VAC增加到60A/400VAC ，而体积减少一半。
图1为本实用新型原理示意图2为本实用新型中充退磁电流测量电路装置的电原理图； 图3为本实用新型中可控硅及触发驱动电路装置的电原理图。
具体实施方式
见图l，本实用新型包括微处理控制器18、电源电路装置l、控制信号输入 光电隔离电路装置2、参数设定电路装置3、充退磁电流测量电路装置17、可控 硅及触发驱动电路装置16、大功率磁保持继电器及驱动电路装置15、工作状态 继电器驱动电路装置8、数码显示驱动电路装置7，见图2，充退磁电流测量电 路装置中将大功率可控硅输出的脉冲电流连接线从Rogowski线圈CT1内穿过， 连接到大功率切换磁保持继电器的触点输入公共端，电阻器R4与R5串联，R4 的另一端连接到电源VCC， R5的另一端连接到电源地，电容器C2、 C3分别与R4、 R5并联，由于R4与R5和C2与C3参数相同，这样R4与R5连接处就组成了一 个1/2的虚拟电源电压，Rogowski线圈CT1的感应信号输出负端连接到该1/2 的虚拟电源电压上并通过电阻R3连接动运算放大器U1A的3脚(同相输入端)， Rogowski线圈CT1的感应信号输出正端通过串联的积分电阻R6、 R2连接到运算 放大器U1A的2脚(反相输入端)，积分电容器Cl连接到运算放大器U1A的2脚 反相输入端与运算放大器U1A的6脚(信号输出端)之间，用于消除运放失调等 引起的累积误差的电阻Rl与电容器Cl并联，运算放大器U1A的6脚输出信号 连接到A/D模数转换器的输入端，运算放大器UlA的7脚(电源+)、 4脚(电源-) 分别与电源VCC、电源地连接；见图3，可控硅及触发驱动电路装置中，电阻Rll 串联在微处理控制器的脉冲输出CF端与三极管Q3基极之间，Q3的发射极接电 源地集电极连接至光控可控硅U12的发光二极管阴极，U12的发光二极管阳极与 光控可控硅Ull的发光二极管阴极串联，限流电阻R12串接在电源VCC与Ull 的发光二极管阳极之间，Ull的光敏可控硅阳极连接到大功率可控硅模块Q2的 控制极，U11的光敏可控硅阴极与U12的光敏可控硅阳极串联，U12的光敏可控 硅阴极通过限流电阻R6串联到大功率可控硅模块Q1的控制极，均压电阻R13、 R14分别并联在U11与U12的光敏可控硅阴、阳极之间，干扰抑制电容器Cll、 C12分别并联在Ql与Q2的阴极与控制极之间，将Ql的阳极与Q2的阴极关联后连接到交流电源的A端，Q2的阳极与Ql的阴极关联后穿过Rogowski线圈CT1 连接到功率切换磁保持继电器的公共输入端，用于浪涌吸收的电容器C13与电 阻器R16串联后再并联到Ql与Q2的阴、阳极；继电器及驱动电路装置、工作 状态反馈继电器电路装置中，所述继电器为磁保持继电器，将磁保持继电器Kcom 的功率触点的一端连接到交流电源一端，另一端连接到电永磁吸盘线圈的公共 端，磁保持继电器K1、 K2、 K3…Kn的功率触点的一端作为公共端穿过Rogowski 线圈CT1连接到大功率可控硅模块Q2阳极与Ql阴极的并联端，另一端分别连 接到对应的电永磁吸盘l、 2、 3…n线圈的输入端，磁保持继电器K1、 K2、 K3… Kn控制线圈分别连接到对应的磁保持继电器驱动电路。下面结合图1描述本实 用新型的控制过程微处理控制器18接收电源电路装置1的交流同步信号，实 现数字锁相及交流同步跟踪；接收控制信号输入光电隔离电路装置2的指令， 控制电永磁吸盘a(见图2)完成充、退磁功能；根据参数设定电路装置3的设定 值，确定电永磁吸盘a的充退磁强度、充退磁脉冲数以及充退磁的最大保护报 警与最小报警电流(图1中4为充退磁强度调节装置、5为充退磁脉冲调节装置、 6为过流、欠流装置)；通过读取充退磁电流测量电路装置17采集的电永磁吸盘 充退磁的电流值，判断电永磁吸盘的充退磁是否处于正常状态，当异常时能提 供保护与报警；输出准确的移相触发信号，通过可控硅及触发驱动电路装置16 可靠地控制可控硅的导通角及电永磁吸盘的充退磁强度；通过大功率磁保持继 电器及驱动电路装置15控制大功率磁保持继电器，实现电永磁吸盘的多组线圈 的充退磁自动切换；将电永磁吸盘的工作状态输出到工作状态反馈继电器上， 实现与P L C等自控系统的信息反馈；将各项设定参数与电永磁吸盘各充退磁 线圈的工作状态，通过数码显示驱动电路装置7实现数码显示，完成人机信息 交换；充退磁电流测量电路装置17中的电流测量线圈微分电流传感器是一个均 匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分，通过一 个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。因为是不含 铁的磁性材料，所以无磁滞效应，相位误差几乎为零；无磁饱和现象，因而测 量范围可从数安培到数百千安培电流；结构简单，并且和被测电流之间没有直 接的电路联系；响应频带宽0. 1Hz-lMHz。与带铁芯的传统互感器相比，Rogowski 线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电 保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。基于Rogowski线圈的电流 测量具有响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点，故其非常适用于 电永磁吸盘充退磁线圈的大脉冲电流测量。其工作原理如图2所示模拟积分器将Rogowski线圈CT1的感应电势(对充退磁电流与时间微分(di/dt)的信号) 还原成充退磁电流信号，经A/D转换后送微处理器计算。图2中，R4、 R5、 C2、 C3组成l/2虚拟电源电压，Rl用于消除运放失调等引起的累积误差，当充退磁 电流为零时，积分器输电压为1/2电源电压。见图3，光控可控硅串联的可控硅 触发过程，当CF端接受到微处理控制器18的触发信号，三极管Q3导通，光控 可控硅Ull、 U12同时触发导通，大功率可控硅Q1、 Q2控制极得到触发电流， 当交流电处于正半波时Q1导通，处于充磁工作状态，当交流电处于负半波时Q2 导通，处于退磁工作状态。图3中R13、 R14为均压电阻，R15为限流电阻，Cll、 C12为干扰抑制电容，C13、 R16用于充退磁回路的浪涌吸收。磁保持继电器应用 于电永磁吸盘充退磁线圈的功率切换，使触点容量由原来的最大25A/250VAC增 加到60A/400VAC ，且体积减少一半。图1中9为故障反馈信号通道、10为退 磁完成反馈信号通道、ll为充磁完成反馈信号通道；12、 13、 14分别为输出通 道；19为充磁控制输入；20为退磁控制输入；21解锁控制输入。
权利要求1、电永磁吸盘充退磁控制器，其包括微处理控制器、电源电路装置、控制信号输入光电隔离电路装置、参数设定电路装置、充退磁电流测量电路装置、可控硅及触发驱动电路装置、大功率磁保持继电器及驱动电路装置、工作状态继电器驱动电路装置、数码显示驱动电路装置，其特征在于所述充退磁电流测量电路装置中将大功率可控硅输出的脉冲电流连接线从Rogowski线圈CT(1)内穿过，连接到大功率切换磁保持继电器的触点输入公共端，电阻器R4与R5串联，R(4)的另一端连接到电源VCC，R(5)的另一端连接到电源地，电容器C(2)、C(3)分别与R(4)、R(5)并联，Rogowski线圈CT(1)的感应信号输出负端连接到该1/2的虚拟电源电压上并通过电阻R(3)连接动运算放大器U1A的3脚即同相输入端，Rogowski线圈CT(1)的感应信号输出正端通过串联的积分电阻R(6)、R(2)连接到运算放大器U1A的2脚即反相输入端，积分电容器C(1)连接到运算放大器U1A的2脚反相输入端与运算放大器U1A的6脚即信号输出端之间，用于消除运放失调等引起的累积误差的电阻R(1)与电容器C(1)并联，运算放大器U1A的6脚输出信号连接到A/D模数转换器的输入端，运算放大器U1A的7脚即电源+、4脚即电源-分别与电源VCC、电源地连接；可控硅及触发驱动电路装置中，电阻R(11)串联在微处理控制器的脉冲输出CF端与三极管Q(3)基极之间，Q(3)的发射极接电源地集电极连接至光控可控硅U(12)的发光二极管阴极，U(12)的发光二极管阳极与光控可控硅U(11)的发光二极管阴极串联，限流电阻R(12)串接在电源VCC与U(11)的发光二极管阳极之间，U(11)的光敏可控硅阳极连接到大功率可控硅模块Q(2)的控制极，U(11)的光敏可控硅阴极与U(12)的光敏可控硅阳极串联，U(12)的光敏可控硅阴极通过限流电阻R(6)串联到大功率可控硅模块Q(1)的控制极，均压电阻R(13)、R(14)分别并联在U(11)与U(12)的光敏可控硅阴、阳极之间，干扰抑制电容器C(11)、C(12)分别并联在Q(1)与Q(2)的阴极与控制极之间，将Q(1)的阳极与Q(2)的阴极关联后连接到交流电源的A端，Q(2)的阳极与Q(1)的阴极关联后穿过Rogowski线圈CT1连接到功率切换磁保持继电器的公共输入端，用于浪涌吸收的电容器C(13)与电阻器R(16)串联后再并联到Q(1)与Q(2)的阴、阳极；继电器及驱动电路装置、工作状态反馈继电器电路装置中，所述继电器为磁保持继电器，将磁保持继电器Kcom的功率触点的一端连接到交流电源一端，另一端连接到电永磁吸盘线圈的公共端，磁保持继电器K(1)、K(2)、K(3)…K(n)的功率触点的一端作为公共端穿过Rogowski线圈CT(1)连接到大功率可控硅模块Q(2)阳极与Q(1)阴极的并联端，另一端分别连接到对应的电永磁吸盘1、2、3…n线圈的输入端，磁保持继电器K(1)、K(2)、K(3)…K(n)控制线圈分别连接到对应的磁保持继电器驱动电路。
专利摘要本实用新型为电永磁吸盘充退磁控制器。其控制精度高、触发可靠性高、干扰小、体积小、安装接线方便、触点容量高，具有完善的检测与保护报警功能。其包括微处理控制器、电源电路装置、控制信号输入光电隔离电路装置、参数设定电路装置、充退磁电流测量电路装置、可控硅及触发驱动电路装置、大功率磁保持继电器及驱动电路装置、工作状态继电器驱动电路装置、数码显示驱动电路装置，其特征在于所述充退磁电流测量电路装置包括满负输出运放OPA335与R(2)、R(6)、C(1)组成的模拟积分器、电流测量线圈微分电流传感器以及由R(4)、R(5)、C(2)、C(3)组成1/2虚拟电源电压；可控硅及触发驱动电路装置采用光控可控硅串联的可控硅触发形式；继电器及驱动电路装置、工作状态反馈继电器电路装置中所述继电器为磁保持继电器。
文档编号H01F13/00GK201138592SQ20072003637
公开日2008年10月22日 申请日期2007年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者刘世德, 张小金, 查文杰, 猛 王, 王国荣, 王玉正, 峰 许, 钱尧生, 韩新强 申请人:江苏省无锡建华机床厂