DE2058233A1

DE2058233A1 - Schaltung zur Steuerung des Stroms in einer induktiven Last

Info

Publication number: DE2058233A1
Application number: DE19702058233
Authority: DE
Inventors: Marcel-Louis Boyer
Original assignee: Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA; Nokia Inc
Current assignee: Alcatel CIT SA; Nokia Inc
Priority date: 1969-11-28
Filing date: 1970-11-26
Publication date: 1971-06-09
Also published as: GB1276778A; US3634733A; NL7017280A; FR2068145A5; BE759189A

Description

DR. M0LLER-BOR6 DIPL-PHYS. DR. MANITZ Dl PL-CHEM. DR. DEUFEL

DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRXMKOW O Π C Q O O O PATENTANWÄLTE

28. KOVl 1171

We/Sv - G 2270

C.I.T.-COEPAGNIE HTDUSOiRIELLE DES lELECOMMUlTICATIONS 12, rue de la Baume, Paris 8, Frankreich

Schaltung zur Steuerung des Stroms in einer induktiven

Last

Die Erfindung betrifft eine einfache Vorrichtung, welche es gestattet, in einer induktiven Last, "beispielsweise in einer elektromagnetischen Wicklung, einen Strom nach einem vorgegebenen Gesetz fließen zu lassen, insbesondere mit sehr großer Aufbaugeschwindigkeit.

In der Technik der Datenübertragung verwendet man Bänder oder Streifen, und zwar entweder Magnetbänder oder Papierstreifen, welche mit großer Geschwindigkeit in einer ruckweisen Bewegung laufen. Beispielsweise kann ein Streifenleser mit einer Geschwindigkeit von 120 Zeichen pro Sekunde betrieben werden, was 120 schrittweise Bewegungsvorgänge pro Sekunde erfordert.

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Dr. Möller »or* Or. Monitl · Dr. Deufel ■ Dipl.-lng. NniMfwold D.»;..ln8. örSmiiow

3J grounichweiB, *»m Krqtrpark 8 8 MOnchen 22, Robert Koch-StroBe 1 Ί Sr. _; ^' · fed Caw-'r·»

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DLe Band- oder Streifen-Antriebsrolle, welche das Vorrücken des Bandes oder des Streifens mit einer solchen Geschwindigkeit steuert, muß besondere Bedinguigsn erfüllen.

Die Steuerung der Reibrolle des Antriebs muß gerade einen notwendigen Zusatz liefern, um die Trägheit zu überwinden. Daraus ergibt sich, daß in den Intervallen der Unbeweglichkeit das Band oder der Streifen sich in einer Lage befinden muß, daß es in bezug auf die Reibrolle des Antriebs "unter Zug" steht, so daß im Ruhezustand ein schwacher Strom im Elektromagneten fließt, der jedoch nicht Null ist.

Wenn der Steuerbefehl kommt, ist es wichtig, daß der Strom im Elektromagneten mit der größtmöglichen Geschwindigkeit anwächst. Durch ihre induktive Natur setzt die Wicklung des Elektromagneten dem Aufbau des Stroms jedoch eine verhältnismäßig große Trägheit entgegen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat zum Ziel, durch einfache Mittel einen Ruhestrom oder einen "Zugstrom" und einen Motorstrom mit stark beschleunigtem Anwachsen zu·liefern.

Es sind Einrichtungen zum schnellen Anlaufen oder schnellen Bremsen eines Bandlesers oder Streifenlesers bekannt.

Eine erste bekannte Ausführungsform liefert eine induktive Kopplung zwischen der indtisbiven Last und einer Reaktionswicklung. Die Beschleunigung der Aufbaugeschwindigkeit des Stroms, welche durch diese Anordnung erreicht wird, ist verhältnismäßig gering. E.'.ne andere bekannte Anordnung macht von einer Entladung des in einer Hxlfsinduktivität fließenden Stroms Gebrauch.

In einer weiteren bekannten Ausführungsform ist der Effekt der Stromentladung in einer Hilfsinduktivität mit der Entladung eines Kondensators verbunden.

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Diese zwei letzteren Aalordnungen besitzen den Nachteil, drei Quellen mit verschiedenen Potentialen zu erfordern. Darüberhinaus kann die Eatladung eines Kondensators in einer Induktivität uicht erwünscÜE Schwingungen durch Bildung eines Schwingkreiseserzeugen.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch einfache Mittel mit zwei Quellen in ^e.iner induktiven Last einen verhältnismäßig schwachen kalibrierten Ruhestrom zu erreichen, zu welchem ein sehr schnell anwachsender Strom gehört, welcher eine Stufe der Überintensität kurzer Dauer erreicht, welcher eine Stromstufe des Betriebszustandes mit einer Stärke folgt, welche im wesentlichen unterhalb der ÜberStromstärke liegt. A

Dieses Ergebnis wird gemäß der Erfindung durch eine Anordnung erreicht, welche einen ersten im Ruhezustand blockierten Verstärker aufweist, der zwischen einem Punkt der Erde und einer ersten Quelle mit einem ersten Potential liegt, welche einen zweiten im Ruhezustand blockierten Verstärker aufweist, welcher zwischen dem Punkt der Erde und einer zweiten Quelle auf einem zweiten Potential liegt, welches wesentlich höher liegt als das erste Potential, welche weiterhin eine Einrichtung

aufweist, um an den Eingang des ersten Verstärkers ein Entbio cki erungs signal im Erregungszustand zu legen und um an den Eingang des zweiten Verstärkers zu Beginn der Erregung einen positiven Impuls der EntMockierung kalibrierter Dauer \ zu legen, wobei eine induktive Last zwischen dem Punkt der Erde einerseits und andererseits zwischen einem Punkt liegt, welcher mit den Ausgängen der Verstärker über zwei Dioden jeweils verbunden ist.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben} in dieser zeigt:

Fig. 1 ein Schema einer erfindungsgemäßen Schaltung, Fig. 2 eine graphische Darstellung, welche die Funktion

der Schaltung gemäß der Fig. 1 erläutert, und Fig. 3 eine Einzelheit der Fig. 2.

Gemäß der Darstellung in der Fig. 1 umfaßt die Anordnung einen ersten KPN-Transistor-Verstärker Q1, Q3 und einen zweiten HPIT-Transistor-Verstärker Q2, Q4. Der Kollektor von Q1 ist mit einem Massepunkt A über einen Widerstand verbunden, sein Emitter ist über einen Widerstand 13 mit einem Punkt E verbunden, welcher am Ausgang einer negativen Gleichstromquelle auf ein verhältnismäßig niedriges Potential gelegt ist, beispielsweise beträgt IPI - 5 Volt. Der Transistor Q3 hat seine Basis mit dem Emitter von Q1 verbunden, während der Emitter mit E über einen Widerstand 15 verbunden ist, wobei sein Kollektor über einen Widerstand 17 mit A und über einen Widerstand 19 mit E verbunden ist.

hat seinen Kollektor über einen Widerstand 12 mit A verbunden, sein Emitter ist über einen Widerstand 14 mit einem Punkt F verbunden, welcher am Ausgang einer negativen Gleichspannungsquelle auf ein verhältnismäßig hohes Potential gelegt ist, beispielsweise beträgt U2 -26 Volt. Q2 hat seinen Kollektor mit einem Punkt A über einen Widerstand 16 verbunden, sein Emitter ist über einen Widerstand mit F verbunden und in gleicher Weise mit der Basis des Transistors Q4. Die Basis v.on Q2 ist zum Punkt F über einen Widerstand 20 zurückgeführt.

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Eine induktive Last L hat eine Klemme mit dem Punkt A verbunden, und eine Klemme B ist einerseits mit dem Kollektor von Q3 über eine Diode 23 und andererseits mit dem Kollektor von Q2 über eine Diode 24 verbunden.

Ein Ruhekontakt eines Inverters 25 ist mit der Quelle U1 verbunden, und ein Arbeitskontakt liegt an Masse. Der gemeinsame Punkt D ist über einen Widerstand 21 mit der Basis von Q1 verbunden, und zwar ebenso wie mit dem Eingang einer

• -u -L. ι mono stabil en „ _o- . . , _Tr. , - _. an sich bekannten/Kippstufe 26 mit der Kippdauer X. Ein Kondensator 27 ist zwischen die Basis von Q1 und den Punkt E geschaltet. Der Inverter 25, der eine mechanische Ausführung darstellt, kann in gleicher Weise elektronisch ausgeführt sein, was an sich bekannt ist.

Der Ausgang der monoiabilen Kippstufe 26 ist mit der Basis von Q2 über ein in Beihe liegendes Netzwerk verbunden, welches einen Widerstand 22 und einen Kondensator 28 aufweist.

In einer beispielsweise dargestellten Ausführungsform der Erfindung haben die Widerstände folgende Werte»

17 0,5 -α

18 27

19 40

20 3000

21 2200

22 220

Kondensator 27 * 10 nff.

Die Pig, 2 zeigt die Variationen des Stromes in der Induktivität L im Laufe eines Betriebszyklus. Vom Ursprung bis t fließt ein Huhestrom mit verhältnismäßig geringem Wert, beispielsweise be-

11	27 η
12	560
13	22
14	0,5
15	560
16	100

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trägt I » 0,1 Δ. Dieser Wert ist durch die Widerstände 17» 19 und auch durch den Widerstand der Induktivität L^-bestimmt. Die Diode 23 läßt durch, während die Diode 24 blockiert ist.

Im Zeitpunkt t_Q findet die Inversion des Inverters 25 in die Arbeitsstellung statt (siehe Fig.1). Ein positiver Impuls der Dauer X wird bei 0 angelegt, der Verstärker Q2, Q4 beginnt Leistung abzugeben, gerät dann in die Sättigung, so daß der Strom eine Stufe I™ » 4 Δ erreicht. In diesem Augenblick läßt die Diode 24 durch, und die Diode 23 ist blockiert, so daß das Potential bei B stark negativ ist.

Der positive Impuls im Punkt 0 erstreckt sich über eine Zeit am Ende derselben (Zeitpunkt t«-) kehrt der Verstärker Q2/Q4 in seine blockierte Stellung 'zurück.

In derselben Zeit beginnt nach dem Verstreichen einer Zeitkonstante, deren Wert durch den Widerstand 21 und den Kondensator 27 festgelegt ist, der Verstärker Q1/Q3» Leistung abzugeben und liefert von dieser Zeit t₂ an den Betriebsstrom, beispielsweise beträgt Ip » 2 A. Die Diode 23 ist dann wieder durchlassend geworden, und die Diode 24 ist blockiert.

Wenn der Inverter 25 im Zeitpunkt t, dann wieder in die Ruhestellung· zurückgeführt wird, fällt der Strom in der Induktivität L wieder ab und erreicht I bei t^.

Die Fig. 3 präzisiert eine Einzelheit des Betriebes gemäß der Fig. 2 mit einem vergrößerten Zeitmaßstab. I... ist der Strom des Transistors Q^, während Ig der Strom des Transistors Q^ ist.

IiU. Zeitpunkt t* beginnt der Strom Ip abzunehmen, aber in derselben Zeit beginnt der Strom I^ anzuwachsen. Im Punkt P findet die Inversion der Leitung der Dioden 24/23 statt.

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Durch Unterdrückung des Widerstandes 19 wird der Ruhestrom I auf Null zurückgeführt. Wenn kein Ruhestrom erregt wird, so liefert diese. Variante den Vorteil einer Wirtschaftlichkeit des Ruhestroms.

Indem der induktiven Last eine kurze ßtromstufe unter erhöhter Spannung zugeführt wird, wird in vorteilhafter ¥eise nicht nur ein ultraschnelles Ansteigen des Stromes erreicht, sondern auch eine wesentliche Energiezufuhr, welche dazu geeignet ist, die mechanischen Widerstände zu überwinden, d.h. eine sehr schnelle Bewegung des Elektromagneten zu erzeugen. Da die Induktivität keinen starken Strom I,· (4 A) während der gesamten Zeit des Haftens unterhalten kann, wird der Überstrom I_-. durch einen Betriebsstrom Ip (» 2 A) ersetzt·

Der schwache Ruhestrom I (= 0,1 A) wird durch die Quelle mit geringer Spannung U1 in der energiemäßig wirtschaftlichsten Weise geliefert.

Die Anordnung gemäß der Erfindung gestattet es, in sehr einfächer Weise den Ruhestrom auf Null zu reduzieren*

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Steuerung des Stroms in einer induktiven Last, welche mit einer ersten Gleichspannungsquelle auf einem asten Potential und einer zweiten Gleicnspannungsquelle auf einem erhöhten Potential arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster im Ruhezustand blockierter Verstärker (Q1, Q3) vorhanden ist, welcher zwischen einem Erdpunkt (A) und der ersten Quelle (U1) liegt, daß ein zweiter im Ruhezustand blockierter Verstärker (Q2, Q4) vorgesehen ist, welcher zwischen dem Erdpunkt

(A) ujid der zweiten Quelle (U2) liegt, daß weiterhin eine Einrichtung (25, 26) vorgesehen ist, um an den Eingang des ersten Verstärkers ein Entbiockierungssignal im Erregungszustand zu führen und um an den Eingang des zweiten Verstärkers (Q2, Q4) am Beginn der Erregung einen Entbio ckierungsimpuls kalibrierter Dauer zu führen, daß die induktive Last zwischen dem Erdpunkt einerseits und einem gemeinsamen Punkt

(B) liegt, welcher mit den Ausgängen der Verstärker über zwei Dioden (23, 24·) jeweils verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Verstärker dieselbe Struktur aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Verstärker KPN-Transistoren aufweisen.
4-, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter in der Weise festgelegt sind, daß der Strom während des Impulses zu Beginn der Erregung eine Stufe mit höherem Wert als während des Restes der Erregungsdauer erreicht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speiseschaltung der induktiven Last durch die erste Quelle während der Ruheperioden vorgesehen ist.

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