专利名称：数控可控硅磁铁控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制电磁铁载荷的装置。
已有的变压器型电磁铁控制器主要存在用电效率比较低，输出电压、电流不能按需要进行调节以及强弱励磁通过接触器实现间断转换等不足，同时这种控制器不具有缺相、过载保护和故障检测功能，且体积大，造价高。
本实用新型的目的在于提供一种利用数字电路实现高精度触发控制，并且功能齐全、安全可靠的数控可控硅电磁铁控制器。
本实用新型的技术解决方案是数控可控硅电磁铁控制器包括主回路、控制回路以及可控硅触发控制电路即主控器，其特殊之处在于主控器是由同步触发信号变换电路、门控电路、计数器、计数器选通电路、触发脉冲形成电路、触发信号输出电路、逻辑时序控制电路、时钟频率发生器、控制信号输出电路组成。同步触发信号变换电路的输出端分别与一一对应设置的门控电路的一输入端相连接，门控电路的另一输入端均连接在逻辑时序控制电路的一控制输出端上，各门控电路的输出端与对应设置的计数器输入端相连接，各计数器的输出经与其对应设置的触发脉冲形成电路、触发信号输出电路分别送至相对应的主回路可控硅的控制极，同时各计数器的输出信号还作为与其相对应的计数器选通电路的一输入信号送至计数器选通电路的一输入端，另一输入端均由时钟频率发生器提供输入信号，计数器选通电路的输出端与对应的计数器时钟输入端相连接，逻辑时序控制电路的输出端与控制信号输出电路的输入端相连接。
本实用新型还包括相序检测电路，它从同步信号变换电路的输出端取比较信号进行与运算后送入逻辑时序控制电路，其中一比较信号经由电容C37、电阻R57和反相器U12E组成的脉冲延时触发电路和二极管D4送入三极管N13的基极，另外二路比较信号分别经二极管D5、D6送至三极管N13的基极，三极管的发射极与指示灯相连，同时还经三极管N14、反相器U12F、二极管D42与逻辑时序控制电路相连通接。
本实用新型还包括过载保护电路，它由连接在由达林顿直流放大器构成的控制信号输出电路上的三极管和电阻构成，在控制信号输出电路上形成电流直通负反馈保护电路，以实现过载保护。
本实用新型主回路上的可控硅整流电路是由六个可控硅构成的三相全波整流电路。
三相同步触发信号变换电路对称输出六个与电网同相同步的正反方波触发信号，分别送入由六个与非门构成的六路门控电路的输入端，六路门控电路的另一输入端均与逻辑时序控制电路的输出端相连接，六路门控电路的输出端分别与六个计数器相连接，每一计数器的输出端则与对应设置的由电阻、电容和反相器构成的触发脉冲形成电路和由或门电路构成的计数器选通电路一输入端相连接，六路计数器选通电路的另一输入端均与时钟频率发生器的输出端相连接，六路计数器选通电路的输出端分别与对应的计数器的时钟输入端相连接，六路触发脉冲形成电路输出端分别与对应设置的六路触发信号输出电路的输入端相连接。
本实用新型与现有技术相比具有如下特点1、可控硅的触发采用数字控制触发方式，使全波整流的六路联控延时触发精度达到四十万分之一秒，保证了三相可控硅全波整流电路在大电流、高反向感应电压下能稳定可靠地工作，其输出波形非常稳定。
2、采用逻辑时序控制，其运行时序可靠，能自动进行强励磁与正常励磁的转换，不但能增强电磁铁的吸力，还能减少电耗。
3、控制器能自动进行相序检测、故障显示及自动停机保护，还具有过载保护功能。
4、控制器电路结构设计合理，调节方便，用电效率达到95％以上，节省电能。
5、控制器体积小，重量轻，造价低。
图1为本实用新型的电路原理图；图2为本实用新型主控器的电路原理图；图3为本实用新型工作过程流程图。
以下结合附图对本实用新型作进一步详述如图1所示，本实用新型主要由主回路(1)、控制回路(2)和主控器(3)即可控硅触发控制电路构成。主回路由控制开关K1、可控硅S1-S6组成的全波桥式整流电路、连接在电磁铁两端用于构成电磁铁正向励磁电通路的接触器G的二个常开触点G1、G2、连接在电磁铁两端的用于构成电磁铁反向励磁电路的接触器Q的二个常开触点Q1、Q2以及由二极管D4、D5和电阻R9组成的电磁铁放电回路构成。控制回路由二极管整流电路、串接在整流电路输出端上由控制正向励磁电通路的继电器J1的常开触点、接触器Q的常闭触点Q3和接触器G的线圈构成的正向励磁控制回路以及串接在整流电路输出端上由控制反向励磁电通路的继电器J2的常开触点、接触器G的常闭触点G3和接触器Q的线圈构成的反向励磁控制回路组成。
如图2所示，主控器即可控硅触发控制电路主要由同步触发信号变换电路(4)、门控电路(5)、计数器(6)、计数器选通电路(7)、触发脉冲形成电路(8)、触发信号输出电路(9)、逻辑时序控制电路(10)、时钟频率发生器(11)、控制信号输出电路(12)、相序检测电路(13)和过载保护电路(14)组成。同步触发信号变换电路是与三相电源对应设置的A.B.C三相同步触发信号变换电路。由于电路结构均相同，这里以A相举例说明。A相同步触发信号变换电路输入端输入正弦波相电压经电阻R1、R2降压后，由二极管D1提供正相半波经稳压管Z1钳位于6伏方波，再经由电阻R3、R4和40106反相器U16A、U16B整形倒相后，在Z1、Z4输出端获得对称且与电网同相同步的正反方波控制信号。B相输出端为Z3、Z6,C相输出端为Z5、Z2。六个输出端分别为六路门控电路提供输入信号。门控电路是由4093与非门U1A构成，各门控电路的一输入端分别与对应设置的同步触发信号变换电路的输出端连接，另一输入端则与逻辑时序控制电路的输出端R相连接，输出端则分别与对应设置的4060计数器U3相连接，计数器的CLK端与对应设置的计数器选通电路的输出端相连，计数器的输出端与对应设置的计数器选通电路的输入端和触发脉冲形成电路的输入端相连接。计数器选通电路由4071或门电路U9A构成，其另一输入端与时钟频率发生器的输出端CP相连接。触发脉冲形成电路由电阻R14、电容C12、4050反相器U11A构成。与六路触发脉冲形成电路对应设置的六路触发信号输出电路由二极管D13、D14、电阻R13、三极管N1、变压器B1和整流滤波电路构成。其中第一路触发信号输出电路的输出端17、18与可控硅S1的控制极相连接。其它各路的输出端依次对应与可控硅的控制极相连接，见图号。上述各电路部件的标号均为其中一路部件的标号。
相序检测电路的一输入端与A相同步触发信号变换电路的输出端Z1相连接，由其提供A正相同步方波比较信号，该信号经电容C37、电阻R57、40106反相器U12E组成脉冲延时触发电路，在二极管D4的负端得到一定脉宽的正脉冲，相序检测电路的另外二个输入端的比较信号取自B、C相同步触发信号变换电路Z3、Z2输出端，三路比较信号分别经二极管D4、D5、D6进行与运算后送入三极管N13的基极，通过三极管N13的电流放大，电容C38构成的积分电路送给发光二极管E1，使其发光显示相序正常。同时该信号还将通过三极管N14、40106反相器U12F和二极管D42送至逻辑时序控制电路与非门U2C的9脚，如果任一相序错误，三极管的基极则得不到控制信号，从而发光二极管不发光，相序检测电路没有输出，逻辑时序控制电路不能输出触发信号至门控电路。
控制信号输出电路包括使继电器J1工作的励磁控制信号输出电路和使继电器J2工作的逆磁控制信号输出电路二部分。二个电路结构相同，均由二个三极管N8、N9组成的达林顿直流放大器构成。其励磁控制信号输出电路的输入端连接在逻辑时序控制电路的输出线J1上，逆磁控制信号输出电路的输入端经二极管D44与逻辑时序控制电路的输出端MR相连按，同时该输入端还经电阻R53与逻辑时序控制电路的输出端J2相连接。在二输出电路上均连接有过载保护电路，它由电阻R50和三极管N7组成，形成达林顿直流放大器的负反馈电路，从而实现过载保护。
时钟频率发生器包括两种频率发生器，其中一个频率发生器由二个4097施密特触发器U15C、U15A和电阻R39、R40、R41组成高频振荡器，其强激磁电流由电位器W1调节，输入端与4541集成延时控制器U14输出端Q相连接，输出端CP与计数器选通电路相连接。另一个频率发生器由4093施密特触发器U15B和电阻R42、R43、R44构成，其正常工作电流由电位器W2调节，输入端与4541集成延时电路U14输出端Q相连接，输出端CP与计数器选通电路相连接。
逻辑时序控制电路包括逻辑和时序控制两部分。其中逻辑控制部分是由4093与非门电路U15D、4071或门电路U10D、U10C和与非门U2C、U2D组成，时序控制部分是由40106反相器U12D、U12C、U12A、U12B以及4541集成延时电路U17、U13、U14连接构成。逻辑电路部分的输入端接运行开关K6和试验开关K5，其或门U10D的输入端12脚与逆磁时间延时电路的输出端Q相连接，U10D的输入端13脚经二极管D12与反相器U12D的输出端8脚相连接，与非门U2C的输入端9脚分别经二极管D43、D42与集成延时电路U17的输出端Q和相序检测电路的输出端相连接。或门U10C的输出端10脚经电容C24与时序控制部分的反相器U12A的输入端相连接，同时还与励磁控制信号输出电路的输入端、强磁时间延时电路U14的输入端相连接。强磁时间由电位器W3调节。反相器V12B的输出端4脚与逆磁时间延时电路U13的输入端MR脚相连接，逆磁时间延时电路U13的输出端Q脚还与反相器V12C的输入端相连接，逆磁时间由电位器W4调节。强磁时间延时电路的输出端Q分别与输出正常频率和输出高频的时钟频率发生器的输入端相连接。由上述逻辑时序控制电路完成逻辑控制和时序控制。本实用新型的工作过程见图3。
权利要求1.一种数控可控硅电磁铁控制器，包括主回路、控制回路以及可控硅触发控制电路即主控器，其特征在于主控器是由同步触发信号变换电路、门控电路、计数器、计数器选通电路、触发脉冲形成电路、触发信号输出电路、逻辑时序控制电路、时钟频率发生器、控制信号输出电路组成。同步触发信号变换电路的输出端分别与一一对应设置的门控电路的一输入端相连接，门控电路的另一输入端均连接在逻辑时序控制电路的一控制输出端上，各门控电路的输出端与对应设置的计数器输入端相连接，各计数器的输出经与其对应设置的触发脉冲形成电路、触发信号输出电路分别送至相对应的主回路可控硅的控制极，同时各计数器的输出信号还作为与其相对应的计数器选通电路的一输入信号送至计数器选通电路的一输入端，另一输入端均由时钟频率发生器提供输入信号，计数器选通电路的输出端与对应的计数器时钟输入端相连接，逻辑时序控制电路的输出端与控制信号输出电路的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的数控可控硅电磁铁控制器，其特征在于还包括相序检测电路，它从同步信号变换电路的输出端取比较信号进行与运算后送入逻辑时序控制电路，其中一比较信号经由电容C37、电阻R57和反相器U12E组成的脉冲延时触发电路和二极管D4送入三极管N13的基极，另外二路比较信号分别经二极管D5、D6送至三极管N13的基极，三极管的发射极与指示灯相连，同时还经三极管N14、反相器U12F、二极管D42与逻辑时序控制电路相连通接。
3.根据权利要求1所述的数控可控硅电磁铁控制器，其特征在于还包括过载保护电路，它由连接在由达林顿直流放大器构成的控制信号输出电路上的三极管和电阻构成，在该电路上形成电流直通负反馈保护电路。
4.根据权利要求1所速的数控可控硅电磁铁控制器，其特征在于主回路上的可控硅整流电路是由六个可控硅构成的三相全波整流电路。
5.根据权利要求1、4所速的数控可控硅电磁铁控制器，其特征在于三相同步触发信号变换电路对称输出六个与电网同相同步的正反方波触发信号，分别送入由六个与非门构成的六路门控电路的输入端，六路门控电路的另一输入端均与逻辑时序控制电路的输出端相连接，六路门控电路的输出端分别与六个计数器相连接，每一计数器的输出端则与对应设置的由电阻、电容和反相器构成的触发脉冲形成电路和由或门电路构成的计数器选通电路一输入端相连接，六路计数器选通电路的另一输入端均与时钟频率发生器的输出端相连接，六路计数器选通电路的输出端分别与对应的计数器的时钟输入端相连接，六路触发脉冲形成电路输出端分别与对应设置的六路触发信号输出的输入端相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种控制电磁铁载荷的装置,包括主回路、控制回路以及可控硅触发控制电路即主控器,主控器是由同步触发信号变换电路、门控电路、计数器、计数器选通电路、触发脉冲形成电路、触发信号输出电路、逻辑时序控制电路、时钟频率发生器、控制信号输出电路、相序检测电路、过载保护电路组成。本实用新型的特点是触发精度高,运行时序可靠,电路结构简单,节省电能。
文档编号H01F7/08GK2332042SQ9723075
公开日1999年8月4日 申请日期1997年12月30日 优先权日1997年12月30日
发明者董峰 申请人:大连港务局