专利名称：控制至少一个电控磁铁的电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个采用可以使电磁铁将一个开关元件切换到所需开关部位并保持在此部位的控制功率控制至少一个电磁铁的电路装置。
根据权利要求1前序部分的、用于控制在多温冰箱中所使用的双稳态磁阀的一些电路装置业已公知，这些磁阀用于致冷剂至在不同温度的各箱室中所配装的蒸发器的流量控制。这类在冷却设备中应用的电路装置在输入侧具有一个用于分析控制参数，例如温度调节器信号的逻辑电路部分，借助此逻辑电路在电路输出侧控制一个三端双向可控硅开关元件或者两个反并联的晶闸管以便以相应的控制功率驱动双稳态磁阀。在这些半导体器件中由于电网电压尖峰而在其电源电压中可能出现一个所谓“高空点火”现象，因此将产生一个所不希望的控制脉冲作用在磁阀上，于是此控制脉冲将由温度调节器信号所决定的所需磁阀部位转换到其相反的开关部位。这样一种现象将导致一个双温冷却设备的冷冻室中的温度上升至一个所允许的数值，这样在其中存在的食品至少在外观和味道上受到明显的影响，而另一方面在冷却设备冷藏室中的温度下降有可能导致用液态致冷剂冷却的容器遭到破坏。
本发明的任务在于，根据权利要求1的前序部分改进电路装置，以便以简单方式避免由于疏忽而引起的电控磁铁的离开关部位的部位转换。
按照本发明此项任务是这样解决的，即电控磁铁在开关元件切换至所需开关部位之后在预定时间间隔内再一次用与此开关部位相应的控制功率至少短时间地加以驱动。
通过本发明所述解决方案可以保证电控磁铁勿需附加的监控措施以及与此相关的分析手段总是可靠的保持在其所需的开关部位，从而可靠的避免了电控磁铁处于所不希望的、在某些情况下甚至导致出现故障的错误部位。
按照本发明电路装置另一优先实施形式，为了用控制功率驱动电磁铁而采用了半导体器件，这些半导体器件在开关元件切换到所需的开关部位之后在预定的时间间隔内重新采用用于提供控制功率的控制信号加以驱动。
通过这类解决方法可以以简单的方式和低廉的价格控制电磁铁，其中控制元件在损坏的情况可以迅速地加以更换。
如果按照本发明电路装置另一个优先实施形式可以得到用于同时减少出现电控磁铁错误部位可能性的逻辑电路的一个特别简单的方案，即在控制信号之间的时间间隔相等。
按照本发明电路装置的另一个优先实施形式，控制功率是通过交流电压的半波形成的，由这些半波中的相应的产生许多前后排列的信号序列，其中，两个相继的信号序列通过比半波周期间大的时间彼此间隔开来。
通过这样一种解决方案足以保证由电控磁铁驱动的开关元件保持在所需的开关部位，与此同时电路装置及其负荷而引起的功耗为最小。
特别准确地按照需要控制相应流量值为一电路装置，当按照本发明的最后的有利实施形式时，控制信号的产生自动通过与至少一控制参数有关的控制单元产生。
在如下的说明中以一个在附图中所示的双温冷却设备的简化示意图为例对本发明进一步加以阐述。
图1示出打开柜门的，具有一个冷藏室和一个冷冻室的双温冷却设备，其温度是采用电子调节设备控制的，图2示出了具有用于产生控制信号以保证一个双稳态的、控制致冷剂流至冷冻室和冷藏室的磁阀所需开关部位的电子电路装置的电子调节设备的电路图，图3示出了与双稳态磁阀的两个开关部位相对应的控制信号，给在同一个时间坐标上。
图1示出了一个冷藏室和冷冻室的组合10，其热绝缘外壳11具有两个通过热绝缘的中间壁12彼此隔热的、上下垂直排列的并且用分立柜门13和14密封的储藏室。其中，上面的用柜门13密封的储藏室形成冷藏室15，配装了以垂直间距上下排列的用于放置冷却物品的层板16。另一个在冷藏室15下面的、由热绝缘中间壁12隔开的并且用柜门14密封的储藏室13形成了冷冻室17，其中配装了放置冷冻物品的抽屉形所拔插的若干冷冻容器18。
无论是冷藏室15还是冷冻室17均配装了图中未示出的、用于保持其特定储藏室温度的蒸发器，这些蒸发器捆扎在一个图中同样未示出的冷却环路中，在环路内配装了一个以液态致冷剂供给各个蒸发器的断断续续工作的压缩机，其中，此压缩机的接通和分断时间与储藏室的温度相关。温度由未示出的若干温度传感器采集并且在一个电子调节设备所属的分析逻辑电路19中一方面选择整理成在温度显示元件中所显示的数值，并且另一方面处理成在电路装置30可以继续处理的数字量信号“A”和“B”(见图2)。
从图2中不难看出，输出侧在分析逻辑电路19的数字信号“A”和“B”构成了电路装置30的输入信号，其中一个正输出信号“A”指示冷藏室15的冷却需求，而一个正输出信号“B”意味着冷冻室的冷却需求。在分析逻辑电路19上的输出信号“A”为了进一步加以处理经一个限流电阻30.1传输至一个与非门31的输入端，其第二个输入端上加上输入信号“C”。此信号即可以是电压电平逻辑“1”，也可以是电压电平逻辑“0”，它们分别由一个在其两个输入端连接的与非-史密特-触发器32产生，其中各个信号状态的持续时间的长短是不同的。在逻辑电平“1”的情况下，此持续时间是由一个通过欧姆电阻33和一个以其阴极接地的电容34的充电时间产生，其中，为了确定充电电流的方向在RC-网络上串联了一个以其阴极与欧姆电阻33连接的二极管。对于输入信号“C”、逻辑电平“0”的持续时间是由电容34和欧姆电阻36构成的RC-网络决定的，为了产生逻辑电平“0”的较长的持续时间，欧姆电阻36要比欧姆电阻33大得多。
此外，分析逻辑电路19以其提供了数字信号“A”的输出端经一个以其阳极与此输出端连接的二极管37与电路装置30所属的、用于分析通常为驱动家用电器所需的交流电压的电路部分相连，此电压通过一个用“L”表示的交流电网的导线电极而加在一个为了限流而用来驱动逻辑电路组件的电阻38上。此电阻与两个串联的二极管39和40连接，其中，二极管39以其阴极接线端与一个直流电源UB连接，而另一支二极管40以其阳极接线端与地电位连接，此地电位同时又是交流电压的零极“N”。在串联连接的二极管39和40接点上的相应电位传送至与非-史密特-触发器41的输入端，其两个输入端彼此相连。与非-史密特-触发器41的输出端连接到一个二极管41.1的阴极接线端，而此二极管的阳极侧与一个与非-史密特-触发器42的输入端相连，此触发器输入端同时加上分析逻辑电路19的输出信号“B”。信号“C”加在与非-史密特-触发器42的另一个输入端。此与非-史密特-触发器42的输出端如同与非-史密特-触发器31的输出端与一个pnp-晶体管43的基极连接，而其发射极接线端与直流电源UB连接，其集电极接线端经一个限制集电极电流的欧姆电阻44与地电位相连。在pnp-晶体管43和欧姆电阻44之间配置与限流串联电阻44.1连接的一个三端双向可控硅开关元件45的控制极接线端以获得其点火电流，以其第二主电极接线端与一个230V交流电压的导线电极“L”相连的双稳态、切换两个电流通道的电控磁阀46连接。此三端双向可控硅开关元件45的另一个主电极与交流电源的零极“N”连接。
当冷藏室15由于里面温度增高而需要冷却时，这种情况通过一个前面提到的用于监控冷气温度的传感器采集并且将温度传感器产生的信号由分析逻辑电路19转变为逻辑“1”而至其输出端。传输至与非-史密特-触发器31相应输入端的这个电平在与非-史密特-触发器31输出端由信号“C”产生的同类电平一起产生一个作用在用作开关43的pnp-晶体管43基极上的低电平(逻辑“0”)，从而使此晶体管导通。
由与非-史密特-触发器32自动产生的、在与非-史密特-触发器31输入端的输入信号“C”仅在电容器34充电时间作为高电平(逻辑“1”)加在电阻33上，而在电容器34的放电时间在电阻36上有低电平，其中两个电平状态通过高于或低于某预定开关阈值而作用在输入端连接的与非-史密特-触发器32上。
此外，与非-史密特-触发器3 1的输出信号还通过电位对冷藏和冷冻组合运行的分析(例如230V)而受到影响，其中，通过此正弦交流电压的负半波不仅使二极管40、而且也使二极管37处于导通状态，这样在加上了信号“A”的与非-史密特-触发器31的输入端在此半波期间具有低电平，从而与非-史密特-触发器31的输出端变为高电平并且因此使pnp-晶体管43截止。与此相反，此正弦交流电压的正半波可以是，对在与非-史密特-触发器31输出端原来整定的低电平没有影响，于是这样导通的pnp-晶体管43以及因此而导致的三端双向可控硅开关元件45点火作用在双稳态电磁阀46上，从而使磁阀调整元件发生希望的部位变更以便将致冷剂转输至冷藏室15的蒸发器中。
由于输出端“A”的电路，采用与输出端“A”相比处于截止状态的二极管37排除了对分析逻辑电路19和与非-史密特-触发器41的影响，因为输出端“A”处于不需要冷却的低电平时由于正弦交流的正半波而在与非-史密特-触发器31的输入端可能不存在高电平，此触发器有可能以不允许的方式起到对晶体管43的控制作用。
在信号“C”为高电平时并且冷藏室15需要冷却的情况下，磁阀46在以相等时间间隔相继出现的正弦交流电压的正半波、如在图3中部位“1”所示，被驱动，这样，作为电磁铁电枢的磁阀46的磁阀调整元件保持在所希望的符合要求的开关部位。在图3中在部位“1”用tp(＝控制间歇时间)表示并且主要是相当于电容器34放电时间的持续时间内信号“C”为低电平，从而在与非-史密特-触发器31的输出端调整至高电平，此电平使pnp-晶体管处于截止状态，这样，在此持续时间内磁阀46未被控制功率驱动。在持续时间tp之后信号“C”又变为高电平，于是磁阀46又被以电网交流电压电源的正半波形式的控制功率驱动，从而磁阀46的开关元件又回到所需的开关部位，如果开关元件由于三端双向可控硅开关元件的所谓“高空点火”有可能离开此部位的话。这里，控制间歇的时间tp需要30s的时间，而信号“C”的持续时间选择70ms是有利的。
如果冷冻室17需要冷却，则通过在分析逻辑电路19输出端“B”的高电平给出指示信号，此电平经一个限流电阻30.2如同信号“C”那样加在与非-史密特-触发器42的输入端，用于在冷冻室需要冷却时控制pnp-晶体管43，从而经三端双向可控硅开关元件45有针对性的控制磁阀46。其控制功率在冷冻室需要冷却时是通过正弦交流电压的负半波形成的，如同在图3中的部位“0”所示。其中，通过与非-史密特-触发器41的电路与二极管41.1一起只有负半波在相应于信号“C”的电平时才能在与非-史密特-触发器42的输出端产生一个低电平从而使pnp-晶体管43导通，而在正弦交流电压的正半波时不可能驱动作为电子开关应用的晶体管43。通过与非-史密特-触发器41在输出端与二极管41.1的连接，在分析逻辑电路19输出端“B”处于高电平时，在与非-史密特-触发器42上的相应输入信号跟随着与非-史密特-触发器41的输出信号，而在输出端“B”处于低电平时，此输入信号与非-史密特-触发器41的输出信号不相关而保持在与非-史密特-触发器42的输入端。如同按照图3所示部位“1”用正半波驱动磁阀46，负半波(图3中部位“0”)只有在与非-史密特-触发器32输出端处于高电平的时间内才传输至磁阀46。
为了在作为电枢的磁阀开关元件转换到特别是冷冻室所需的开关部位之后进一步保证此磁阀46的开关元件保持在此所希望的部位，则此开关元件随时采用一个用作控制功率的、具有正弦交流电压负半波形式的信号序列加以驱动，其中，此信号序列的长度是由信号“C”高电平的持续时间决定的，而信号序列之间的持续时间tp是由信号“C”的低电平的持续时间决定的。
权利要求
1.一种电路装置，它采用可以使电磁铁将一个开关元件切换到所需开关部位并保持在此部位的控制功率以控制至少一个电磁铁，其特征在于，上述至少一个电磁铁(46)在开关元件切换到所希望的开关部位(15，17)之后在预先设定的时间范围内重复用与此开关部位相应的控制功率加以驱动。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，还包括用于使用控制功率驱动电磁铁(46)的多个半导体器件(45)，这些半导体器件在开关元件切换到所希望的开关部位(15，17)之后在预先设定的时间范围重复采用与控制功率相关的控制信号加以驱动。
3.根据权利要求2所述的电路装置，其特征在于，在各个控制信号之间的时间间隔相同。
4.根据权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，上述控制功率是通过一个交流电压的半波形成的，由这些半波相应地产生多个相继的信号序列，其中，前后两个信号序列以比半波周期时间要长的时间彼此隔离开来。
5.根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于，上述的形成控制功率的信号序列的产生是通过与至少一个控制参数相关的控制单元(32，33，34，35，36)进行的。
全文摘要
本发明涉及一个采用可以使电磁铁将一个开关元件切换到所需开关部位并保持在此部位的控制功率控制至少一个电磁铁的电路装置。电磁铁在开关元件切换到所希望的开关部位之后在预先设定的时间范围内重复用与此开关部位相应的控制功率至少短时间地加以驱动。
文档编号H01F7/18GK101071671SQ20071008975
公开日2007年11月14日 申请日期1995年7月6日 优先权日1994年8月23日
发明者G·斯特劳斯 申请人:Bsh博施及西门子家用器具有限公司