DE1152479B

DE1152479B - Circuit arrangement for monitoring the excitation of an electromagnetic coil

Info

Publication number: DE1152479B
Application number: DES78733A
Authority: DE
Inventors: Heinz Unger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-03-29
Filing date: 1962-03-29
Publication date: 1963-08-08

Description

Schaltungsanordnung zur Überwachung der Erregung einer Elektromagnetspule Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum überwachen der Erregung eines vorzugsweise induktiven Verbrauchers, z. B. Elektromagnetspule, der mit einer Stromquelle und einem Schaltelement in Reihe geschaltet ist, unter Verwendung eines Anzeigeelementes.Circuit arrangement for monitoring the excitation of an electromagnetic coil The invention relates to a circuit arrangement for monitoring the excitation a preferably inductive consumer, e.g. B. Solenoid coil with a Current source and a switching element is connected in series using a Display element.

Bei verschiedenen Geräten, wie Lochkartenmaschinen, Datendruckern, Lochstreifengeräten, Steuer- oder Regelapparaturen, ist es vielfach erforderlich, von einer elektronischen Schaltung Elektromagnete, z. B. in Kupplungen, Druck- oder Stanzvorrichtungen, zu steuern. Oft wird dabei angestrebt, diese Steuerung durch geeignete Mittel an die elektronische Schaltung rückzumelden. Vor allem ist diese Meldung dann von Interesse, wenn mit einer Unterbrechung der Steuerleitung zum Gerät gerechnet werden muß. Diese Fehlermöglichkeit kann in den verwendeten Leitungen, Steckverbindungen oder im Gerät selbst ihre Ursache haben.With various devices, such as punch card machines, data printers, Punch tape devices, control or regulating equipment, it is often necessary from an electronic circuit electromagnets, e.g. B. in clutches, pressure or Punching devices to control. Often the aim is to carry out this control to report back suitable means to the electronic circuit. Most of all this is Message of interest if there is an interruption in the control line to the device must be expected. This possibility of error can occur in the lines used, Plug connections or in the device itself.

Die einfachste und relativ zuverlässigste Überwachung einer solchen Steuerleitung könnte mittels eines mechanischen Kontaktes an der entsprechenden Magnetspule realisiert werden. Dieser Kontakt meldet auf einer gesonderten Signalleitung zur elektronischen Steuerung das Anziehen der betreffenden Spule. Diese Methode kann nicht immer angewendet werden, besonders dann nicht, wenn schnell arbeitende Kupplungen oder Magnetsysteme verwendet werden, bei denen ein Kontakt aus Beschleunigungs-bzw. Verzögerungsgründen nicht mehr zuverlässig arbeiten kann. Vielfach kann auch aus Raummangel kein Kontakt angebracht werden. In einigen Fällen ist es auch möglich, eine mechanische Bewegung mit Hilfe einer Fotodiode abzutasten. Diese Lösung ist aber sehr aufwendig und kostspielig.The simplest and relatively reliable monitoring of such Control line could be connected to the corresponding by means of a mechanical contact Solenoid coil can be realized. This contact reports on a separate signal line for electronic control the tightening of the relevant coil. This method cannot always be used, especially when working quickly Couplings or magnet systems are used in which a contact from acceleration or. Can no longer work reliably for reasons of delay. In many cases it can also come from If there is a lack of space, no contact can be made. In some cases it is also possible to sense a mechanical movement with the help of a photodiode. This solution is but very complex and expensive.

Es ist bereits eine Schaltung bekannt, bei welcher der beim Abschalten des Stromkreises einer Magnetspule auftretende Induktionsstrom zur Ummagaetisierung eines Speicherelementes mit rechteckiger Hysterese verwendet wird. Bei der Steuerung von Magnetspulen, z. B. bei Datendruckern, ist es im allgemeinen jedoch erforderlich, zu Beginn des Erregerimpulses der Schreibmagnete eine Meldung abzuleiten.A circuit is already known in which the switch-off of the circuit of a magnetic coil occurring induction current for Ummagaetisierung a storage element with rectangular hysteresis is used. In the control of solenoids, e.g. B. in the case of data printers, however, it is generally necessary to to derive a message at the beginning of the excitation pulse of the writing magnets.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Anzeigeelement - z. B. ein an sich bekannter Magnetkern mit rechteckiger Hystereseschleife - mit einer Kapazität in Reihe geschaltet ist, so daß dieses Anzeigeelement beim Schließen des Schaltelementes auf den Ladestrom der Kapazität anspricht. Diese Schaltung hat gegenüber der bereits bekannten den Vorteil, daß der Magnetkern nach Beginn des Stromflusses durch den Arbeitsmagnet urnmagnetisiert wird und anschließend sofort abfragbar ist.This is achieved according to the invention in that the display element - z. B. a known magnetic core with a rectangular hysteresis loop - is connected in series with a capacitance, so that this display element responds to the charging current of the capacitance when the switching element is closed. This circuit has the advantage over the already known circuit that the magnetic core is urnmagnetized after the start of the current flow through the working magnet and can then be queried immediately.

Nach einer besonderen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist das mit der Kapazität in Reihe geschaltete Anzeigeelement zum Schaltelement parallel geschaltet, so daß es auf den infolge des Schließens des Schaltelementes fließenden Entladestrom der Kapazität anspricht, wobei der als Anzeigeelement verwendete Magnetkern nach dem Schließen des Schaltelementes, bzw. nachdem der Entladestrom des Kondensators abgeklungen ist, in bekannter Weise abgefragt werden kann.According to a particular embodiment according to the invention that is display element connected in series with the capacitance in parallel with the switching element switched so that it flows to the flowing as a result of the closing of the switching element Discharge current of the capacitance responds, the magnetic core used as a display element after closing the switching element or after the discharge current of the capacitor has subsided, can be queried in a known manner.

Nach einer Weiterbildung dieser Ausführungsform wird ein Gleichrichter mit der Kapazität in Reihe geschaltet, so daß beim Schließen des Schaltelementes der Magnetkern vom Kondensatorentladestrom ummagnetisiert, jedoch beim Wiederöffnen des Schaltelementes der Magnetkern nicht beeinflußt wird und damit derselbe auch noch nach dem Wiederöffnen des Schaltelementes abfragbar ist. Parallel zu dem in Reihe geschalteten Gleichrichter, Anzeigeelement und Widerstand ist vorzugsweise ein weiterer Widerstand geschaltet, über den beim Öffnen des Schaltelementes der Kondensatorstrom fließt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Kondensator für die nächste Meldung aufgeladen wird. Parallel zum Kondensator ist ein weiterer Widerstand geschaltet, der eine Aufladung des Kondensators über den Sperrwiderstand des Schutzgleichrichters für das Schaltelement bei unterbrochener Steuerleitung verhindert. Nach einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist die Reihenschaltung aus Kapazität und Anzeigeelement zu einem mit dem Schaltelement in Reihe geschalteten Widerstand parallel geschaltet, so daß das Anzeigeelement auf den infolge des Schließens des Schaltelementes fließenden Ladestrom des kapazitiven Elementes anspricht. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Anzugsstrom für den Arbeitsmagnet gegenüber dem Haltestrom größer und gleichzeitig eine Meldung abgeleitet wird.According to a further development of this embodiment, a rectifier is used connected in series with the capacitance, so that when the switching element is closed the magnet core is remagnetized by the capacitor discharge current, but when it is opened again of the switching element, the magnetic core is not influenced and thus the same as well can still be queried after the switching element has been reopened. In parallel to the in Series connected rectifier, indicator and resistor is preferred another resistor is switched through which the Capacitor current flows. This ensures that the capacitor is charged for the next message. In parallel with the capacitor is another Resistor switched, which charges the capacitor via the blocking resistor of the protective rectifier for the switching element if the control line is interrupted prevented. According to another embodiment according to the invention is the series connection of capacitance and display element to one with the switching element series resistor connected in parallel, so that the display element on the flowing due to the closing of the switching element charging current of the capacitive Element. This arrangement ensures that the pull-in current for the working magnet is larger than the holding current and at the same time a message is derived.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden an Hand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiel. Dabei zeigt Fig. 1 eine Schaltung zum Nachweis des Einschaltens einer Magnetspule, Fig. 2 ein Impulsdiagramm zur Schaltung nach Fig. 1, Fig. 3 eine bevorzugte Ausführung der Schaltung nach Fig. 1, Fig. 4 ein Impulsdiagramm zur Schaltung nach Fig. 3, Fig. 5 eine Schaltung mit Anzugsbeschleunigung und Nachweis des Einschaltens einer Magnetspule, Fig. 6 ein Impulsdiagramm zur Schaltung nach Fig. 5. Further details of the invention emerge from the exemplary embodiment described below with reference to the drawings. 1 shows a circuit for detecting the activation of a magnetic coil, FIG. 2 shows a pulse diagram for the circuit according to FIG. 1, FIG. 3 shows a preferred embodiment of the circuit according to FIG. 1, FIG. 4 shows a pulse diagram for the circuit according to FIG. 3 , Fig. 5 shows a circuit with acceleration suit and detection of turning on a magnet coil, FIG. 6 is a timing diagram for the circuit of FIG. 5.

Nach der Schaltung gemäß Fig. 1 ist der Kondensator C vor dem Einschalten des als Schaltelement verwendeten Transistors T über die Magnetspule L und die Steuerleitung S auf dem Spa-ninungswert - Ub aufgeladen. Wird nun der Transistor T leitend gesteuert, so fließt im ersten Augenblick der gesamte Transistorstrom JT über den Kondensator C, über den Magnetkern K und den Widerstand R. Dieser Strom magnetisiert den Magnetkern K in die » 1 «-Lage. Der Widerstand R hat hierbei die Aufgabe, den Strom auf einen zulässigen Wert zu begrenzen. In dem Maße, in dem der Strom durch den Kondensator abnimmt, steigt der Strom durch die Magnetspule L und bringt den Anker zum Anziehen. Durch diese Schaltung kann die Zuleitung zum Magnetsystem L sowohl auf Unterbrechung als auch auf einen Kurzschluß gegen Masse überwacht werden. Tritt einer dieser Fehler auf, wird der Kondensator C nicht auf die Spannung - Ub aufgeladen, und es kann daher beim Durchschalten des Transistors kein Entladestrom IC fließen. In der Praxis kann der Kondensator C so klein gehalten werden, daß keine merkbare Anzug- oder Abfallverzögerung des Ankers auftritt. Das RC-Glied, bestehend aus dem Widerstand R und dem Kondensator C, dient gleichzeitig als Übergangssehutz für den Transistor T beim Abschalten der Induktivität. Die in der Fig. 1 gestrichelt gezeichneten Kapazitäten der Magnetspule CL und der Steuerleitung gegen Erde CS können eventuell so große Werte annehmen, daß dadurch der Schaltstrom des Magnetkerns IC merklich geschwächt wird. Diese Kapazitäten können mit Hilfe einer HF-Drossel Dr vor der Steuerleitung unwirksam gemacht werden. Der Magnetkern K wird in bekannter Weise durch einen Lesestrom -JL abgefragt und gibt, wenn er in die »l«-Lage ummagnetisiert war, eine Lesespannung UL ab.According to the circuit according to FIG. 1 , the capacitor C is charged to the voltage value - Ub via the magnetic coil L and the control line S before the transistor T used as the switching element is switched on. If the transistor T is now made conductive, the entire transistor current JT flows through the capacitor C, through the magnetic core K and the resistor R. This current magnetizes the magnetic core K in the "1 " position. The resistor R has the task of limiting the current to a permissible value. As the current through the capacitor decreases, the current through the solenoid L increases and causes the armature to attract. With this circuit, the supply line to the magnet system L can be monitored for both interruptions and a short circuit to ground. If one of these errors occurs, the capacitor C is not charged to the voltage - Ub, and therefore no discharge current IC can flow when the transistor is switched on. In practice, the capacitor C can be kept so small that no noticeable pull-in or drop-out delay of the armature occurs. The RC element, consisting of the resistor R and the capacitor C, also serves as a transition protection for the transistor T when the inductance is switched off. The capacitances of the magnetic coil CL and the control line to earth CS, shown in dashed lines in FIG. 1 , may possibly assume such large values that the switching current of the magnetic core IC is noticeably weakened as a result. These capacitances can be made ineffective with the help of an HF choke Dr in front of the control line. The magnetic core K is queried in a known manner by a read current -JL and emits a read voltage UL when it has been remagnetized in the "1" position.

Das Impulsdiagramm nach Fig. 2 zeigt die auftretenden Ströme J und die Lesespannung UL in Ab- hängigkeit von der Zeit t. Im Diagranirn 1 ist der fließende Strom im Transistor T, im Diagramm 2 der durch die Magnetspule L fließende Strom, im Diagramm 3 der Entladestrom JC und der Ladestrom - JC des Kondensators C, im Diagramm 4 der Abfragestrom -JL für den Magnetkern und im Diagramm 5 die Spannung der Leseleitung UL, deren Nutzspannung Un ausgewertet wird, aufgetragen. Wie aus dem dritten Diagramm zu ersehen ist, muß dafür gesorgt werden, daß die Abfrage des Magnetkerns K vor dem Abschalten des Magnetsystems L erfolgt, da durch den Abschaltevorgang der Magnetkern K durch den Kondensatorladestrom -JC wieder in die »0«-Lage gebracht wird.The pulse diagram of Fig. 2 shows the occurring currents J, and the read voltage UL in dependence on the time t. In Diagranirn 1 the current flowing in the transistor T, in Diagram 2 the current flowing through the magnet coil L, in Diagram 3 the discharge current JC and the charging current - JC of the capacitor C, in Diagram 4 the query current -JL for the magnetic core and in the diagram 5 the voltage of the reading line UL, whose useful voltage Un is evaluated, is plotted. As can be seen from the third diagram, it must be ensured that the interrogation of the magnetic core K takes place before the magnet system L is switched off, since the switching off process brings the magnetic core K back to the "0" position by the capacitor charging current -JC .

Gemäß einer Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist die Schaltung gemäß Fig. 1 durch einige Zusatzelemente erweitert. Bei dieser Schaltung sorgt ein Gleichrichter Grl dafür, daß nur beim Einschaltvorgang des Magnetsystems der Kondensatorstrom JC über den Magnetkern K geführt wird. Nach dem Abschalten der Magnetspule L wird der Kondensator C über die Magnetspule L, die Steuerleitung S und den Widerstand R 2 auf die Betriebsspannung - Ub aufgeladen. Wählt man den Widerstand R 2 größer als den Widerstand R 3, so fließt beim Einschalten des Transistors T der größte Teil des Kondensatorstromes über den Magnetkern K und den Widerstand R 3. Dadurch wird der Kein in die »l«-Lage ummagnetisiert. über den Gleichrichter Gr2 wird der Induktionsstrom der Magnetspule L beim Abschalten des Transistors abgeleitet. Der Widerstand R 4 verhindert - bei unterbrochener Steuerleitung S - die Aufladung des Kondensators C über den Sperrwiderstand des Gleichrichters Gr2 auf die Spannung -Ub. Dadurch ist die überwachung auf Unterbrechung der Steuerleitung sichergestellt. Der Widerstand R 4 muß natürlich so hochohmig sein, daß das Magnetsystem L durch den dadurch fließenden Strom nicht beeinflußt wird.According to a circuit arrangement according to FIG. 3 , the circuit according to FIG. 1 is expanded by some additional elements. In this circuit, a rectifier Grl ensures that the capacitor current JC is passed through the magnetic core K only when the magnet system is switched on. After the solenoid L has been switched off, the capacitor C is charged to the operating voltage - Ub via the solenoid L, the control line S and the resistor R 2. If the resistor R 2 is chosen to be greater than the resistor R 3, when the transistor T is switched on, most of the capacitor current flows through the magnetic core K and the resistor R 3. As a result, the magnet is reversed into the "1" position. The induction current of the magnet coil L is derived via the rectifier Gr2 when the transistor is switched off. The resistor R 4 prevents - when the control line S is interrupted - the charging of the capacitor C via the blocking resistor of the rectifier Gr2 to the voltage -Ub. This ensures that the control line is interrupted. The resistance R 4 must of course be so high that the magnet system L is not influenced by the current flowing through it.

Die Impulsdiagramme in Fig. 4 entsprechen in ihrer Bezeichnung denen in Fig. 2. In Fig. 2 entsprach der Ummagnetisierungsstrom für den Magnetkern K dem Lade- bzw. Entladestrom des Kondensators C. Durch den in Fig. 3 zugeschalteten Gleichrichter Gr 1 und den Widerstand R 3 ergibt sich ein Diagramin 3 a für den Ummagnetisierungsstrom JK für den Magnetkein. Da der Magnetkern K beim Abschalten der Magnetspule L nicht mehr zurückmagnetisiert wird, kann also gemäß einer Schaltung nach Fig. 3, wie aus dem Impulsdiagranim nach Fig. 4 ersichtlich ist, der Magnetkern K auch noch nach Abschalten des Transistors T abgefragt werden.The designation of the pulse diagrams in FIG. 4 corresponds to those in FIG. 2. In FIG. 2, the remagnetization current for the magnetic core K corresponds to the charging or discharging current of the capacitor C. Through the rectifier Gr 1 connected in FIG. 3 and the resistor R 3 results in a Diagramin 3 a for the magnetic reversal current JK for the Magnetkein. Since the magnetic core K when energizing the solenoid L is not more zurückmagnetisiert, ie, according to a circuit according to Fig. 3, as seen from the Impulsdiagranim according to Fig. 4, the magnetic core K are also queried after switching off of the transistor T.

Die Ansprecherregung einer Magnetspule erfordert normalerweise einen größeren Strom als die Halteerregung. Aus diesem Grund verwendet man vielfach die bekannte Lösung, die Magnetspule über ein RC-Glied zu steuern (s. Fig. 5). Auf diese Weise wird zu Beginn des Einschaltimpulses dem System über den Kondensator C ein hoher Strom zugeführt. Nach dem Anziehen des Magnetsystems kann der Haltestrom durch den Widerstand R 5 auf ein Minimum reduziert werden. Der zum Anziehen der Magnetspule L benötigte Kondensatorstrom JC, der über einen Magnetkern K geführt wird, magnetisiert den Magnetkern K in die »l«-Lage. Im weiteren kann nun der Einschaltvorgang in der gleichen Weise, wie bei Fig. 1 beschrieben, gemeldet und ausgewertet werden. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, erfordert diese Schaltung ebenfalls wie die nach Fig. 1, daß die Ab- frage des Magnetkerns K vor dem Abschalten der MagnetspuleL erfolgt. Nach dem Abschalten durch den Transistor T wird der Strom zur Magnetspule L unterbrochen, der Kondensator C wird über den WiderstandR5 entladen, wobei unter anderem der Magnetkern K in die »0«-Lage ummagnetisiert wird. In Fig. 6 wird im Diagramm 1 der Transistorstrom JT, im Diagramm 2 der Ladestrom JC und der Entladestrom -IC des Kondensators, im Diagramm 3 der Strom JR im Widerstand R5, im Diagramm 4 der Magnetkemlesestrom -JL und im Diagramm 5 die Lesespannung UL, deren Nutzspannung Un ausgewertet wird, in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen.The pickup excitation of a solenoid normally requires a greater current than the hold excitation. For this reason, the known solution of controlling the magnetic coil via an RC element is often used (see FIG. 5). In this way, a high current is supplied to the system via the capacitor C at the beginning of the switch-on pulse. After the magnet system has been attracted, the holding current through the resistor R 5 can be reduced to a minimum. The capacitor current JC required to attract the magnetic coil L, which is conducted via a magnetic core K, magnetizes the magnetic core K into the "1" position. In addition, the switch-on process can now be reported and evaluated in the same way as described for FIG. 1. As is apparent from Fig. 6, this circuit also requires as is done in Fig. 1 that the waste matter of the magnetic core K before switching off the MagnetspuleL. After the transistor T is switched off, the current to the magnet coil L is interrupted, the capacitor C is discharged via the resistor R5, with the magnet core K being reversed to the "0" position, among other things. In FIG. 6, in the diagram 1, the transistor current JT, graph 2, the charging current JC and the discharge current -IC of the capacitor, the graph 3, the current JR in the resistor R5, graph 4 of Magnetkemlesestrom -JL and the diagram 5, the read voltage UL , whose useful voltage Un is evaluated, plotted as a function of time.

Claims

PATEN TAN1 S PRÜCH E: 1. Circuit arrangement for monitoring the excitation of a preferably inductive consumer, e.g. B. an electric magnet coil (L) which is connected in series with a power source (Ub) and a switching element (T), using a display element, characterized in that the display element with a capacitance (C) is connected in series so that it when the switching element (T ) is closed, it responds to the charging current (X) of the capacitance (C).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a known magnetic core (K) with a rectangular hysteresis loop is used for temporarily storing the monitoring message as a display element. 3. Circuit arrangement according to Claims 1 and 2, characterized in that the display element connected in series with the capacitance (C) is connected in parallel to the switching element (l #, so that the display element responds to the discharge current flowing as a result of the closing of the switching element (T) 4. Circuit arrangement according to Claims 1 and 2, characterized in that the series connection of capacitance (C) and display element is connected in parallel to a resistor (R) connected in series with the switching element (1) so that the display element responds to the charging current (IC) of the capacitive element (C) flowing as a result of the closing of the switching element (7 # ). 5. Circuit arrangement according to Claims 3 and 4, characterized in that the magnetic core (K) used as the display element is sampled immediately after the closing of the switching element (T) or after the decay of the capacitor current (IC) in a known manner. 6. circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that in order to make the capacitance (CL) of the magnetic coil (L) and the capacitance (CS) of the control line (S) effective against earth, an HF choke between the tap for the display element and the control line (Dr) is arranged. 7. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that a rectifier is connected in series with the capacitance (C) , so that when the switching element (T) is closed, the magnetic core (K ) is remagnetized by the capacitor discharge current (X) , but when the is reopened Switching element is not influenced and thus the magnetic core (K) can still be queried after opening the switching element (T). 8. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that a resistor (R 2) is connected in parallel to the series-connected rectifier (Grl), display element and resistor (R1), through which the capacitor current flows when the switching element is opened. 9. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that a resistor (R4) is connected in parallel to the switching element (n) which, when the control line (S) is interrupted, prevents the capacitor (C) from being charged via the blocking resistor of the rectifier (Gr2) and thus ensures the interruption message of the control line (S).