EP1276120A2 - Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten - Google Patents

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EP1276120A2
EP1276120A2 EP02014583A EP02014583A EP1276120A2 EP 1276120 A2 EP1276120 A2 EP 1276120A2 EP 02014583 A EP02014583 A EP 02014583A EP 02014583 A EP02014583 A EP 02014583A EP 1276120 A2 EP1276120 A2 EP 1276120A2
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EP
European Patent Office
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clock
voltage
switch
resistor
solenoid
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EP02014583A
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English (en)
French (fr)
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EP1276120B1 (de
EP1276120A3 (de
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Hermann Hoepken
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KA Schmersal GmbH and Co KG
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KA Schmersal GmbH and Co KG
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Publication of EP1276120A3 publication Critical patent/EP1276120A3/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T70/00—Locks
    • Y10T70/60—Systems

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling a Electromagnet according to the preamble of claim 1.
  • electromagnets are used which are in accordance with the Control of a solenoid operable armature, due to its Position locks or unlocks a door. It must be ensured that the Anchor moves correctly during a tightening step, and that one of the Solenoid applied magnetic force for holding the armature in its position during a holding section at the lowest possible applied Operating voltage not reduced so much that the armature is damaged by external disturbances, especially vibrations, drops.
  • a predetermined voltage loading of the solenoid carries a Control of the current flowing through the solenoid with respect to a Energy loss or the operating temperature of the solenoid, however, no Invoice, so that it is advantageous, the voltage application at a Heating of the solenoid and / or when certain current values are reached to interrupt a loss of energy due to heat generation of the To prevent solenoids.
  • the object of the invention is to provide a device for driving a Electromagnets according to the preamble of claim 1, which simple components used and has a simpler structure.
  • a different maximum current in tightening and holding sections is thereby achieved in that in a second clock, at least with the first clock overlaps, a second ohmic resistor in parallel with the first resistor in the circuit for generating a pull-in current is switchable.
  • Fig. 1 shows a simplified and schematic representation of a Wiring diagram of an embodiment of a circuit for driving a Electromagnet.
  • Fig. 2 shows an example of a detailed circuit diagram of the embodiment of Fig. 1.
  • Fig. 3 shows an example of a detailed circuit diagram of another Embodiment of Fig. 1.
  • the circuit of Fig. 1 comprises an electromagnet with a solenoid 1, which can be acted upon by a DC voltage of a voltage source 2 and for actuating an associated spring-loaded armature 3 is used.
  • One with the voltage source 2 connected clock 4 is connected to a serial with the Solenoid 1 switched switch 5 is coupled, whereby the switch. 5 is closed and opened according to the clock of the clock 4. in the closed state of the switch 5 is located on the solenoid 1 the DC voltage of the voltage source 2 on.
  • the current detection switch 7 is parallel to the first resistor 6 and serially coupled to the switch 5 and switches the voltage source 2 of the Solenoids 1 by opening the switch 5 temporarily from, as long as predetermined, flowing through the solenoid 1 current through the Current detection switch 7 is detected. If the proven current falls again, the current detection switch 7 stops its influence on the switch 5 and this is again operated by the clock 4. The through the solenoid 1 flowing current is thus by the switching of the Stromnachweisschalters. 7 limited by the current detection switch 7 by the first ohmic resistance 6 flowing current is detected.
  • the size of the first resistor 6 in conjunction with the current detection switch 7 selected so that through the solenoid 1, a current can flow, which is sufficient to the armature. 3 to hold in his position - it then flows then a holding current.
  • Second ohmic resistor 9 parallel to the first resistor 6 in the circuit via a switch 10 switchable, wherein the second resistor 9 coupled to ground becomes.
  • the size of the second resistor 9 is chosen so that a smaller Total resistance results.
  • the size of the first resistor 6 greater than that of the second resistor 9.
  • a freewheeling circuit for the solenoid 1 is provided, the one comprises parallel to the solenoid 1 coupled freewheeling diode 11.
  • the current through the Solenoid 1 is at an open switch 5 via a through the inductance of the Solenoids 1 certain time maintained and by the freewheeling diode 11th shorted.
  • the freewheeling circuit optionally a Series connection of other diodes and / or transistors include.
  • the voltage source 2 as DC voltage control device for one via the terminals 12, 13 coupled operating AC voltage configured.
  • a rectifier 14 is provided to the two mutually connected Zener diodes 15, 16 and a capacitor 17th are coupled in parallel.
  • the capacitor 17 is connected in series with ground.
  • the DC voltage control device further comprises one with the Capacitor 17 coupled diode 18, which follows a field effect transistor 19.
  • the Field effect transistor 19 is connected via two series connected, serially with the Capacitor 17 connected resistors 20, 21 connected, one to ground coupled limiter diode 22 between the two resistors 20, 21 and the field effect transistor 19 is provided. When closed, it switches the field effect transistor 19 has a resistor 23 and a ground-coupled Capacitor 24 as a filter in the circuit of DC voltage regulation device.
  • the clock 4 for clocked closing of this Embodiment designed as a field effect transistor switch 5, comprises a clock NAND gate 25, from which an input to the voltage source 2 coupled to the power supply and further applied to a high level is.
  • the output of the clock NAND gate 25 is via a Circuit combination of an ohmic clock resistor 26, a Clock diode 27 and a clock capacitor 28 on the other Input of the clock NAND gate 25 returned.
  • the Circuit combination of the clock resistor 26 the clock diode 27th and the clock capacitor 28 becomes a constant clocked timing reaches the output of the clock NAND gate 25, the Charging the clock capacitor 28 is slower than discharging.
  • the output of the clock 4 is also connected to a SET input of a two NAND gate 29, 30 comprising flip-flops 31, which due to the am SET input signal of the clock 4, the switch 5 by means of Clocked at the Q output opens or closes.
  • the current detection switch 7 is formed as a transistor whose base-emitter path detects the voltage on the circuit.
  • the emitter of the transistor is connected to ground, and the collector is both ohmic Resistor 32 with high potential as well as with a RESET input of the Flip-flops 31 coupled.
  • the parallel to the resistor 6 and multitudell to Solenoid 1 coupled transistor becomes conductive when the voltage across the resistor 6 exceeds the voltage between the base and emitter of the transistor. Then changes the voltage applied to the RESET input of the flip-flop 31 signal because the over the current flowing through the resistor 32 via the current detection switch 7 after Mass drains off.
  • the flip-flop 31 then opens the switch 5, and the application of DC voltage to the solenoid 1 is temporarily interrupted.
  • the clocked connection of the resistor 9 takes place in the cycle of the another clock 8, which includes a clock NAND gate 33.
  • the exit of the clock NAND gate 33 is connected via a combination of two parallel ohmic clock resistors 34, 35, a clock diode 36th and a clock capacitor 37 again to an input of the clock NAND gate 33, with another input of the clock NAND gate 33 can be beaufschagbar with a positive voltage.
  • the Circuit combination of the clock resistors 34, 35, the clock diode 36 and the clock capacitor 37 is a constant, clocked Timing achieved, the clock of the clock 8 is lower than the clock of Clock 4 is.
  • the clock capacitor 37 is discharged slower as charged, for example, if the size of the resistor 35 of the ten times the size of the resistor 34, the value of the Resistor 34, for example 1M ⁇ , and the value of resistor 35 for example, 10M ⁇ .
  • the clock 8 is the transistor configured switch 10, the resistor 9 in time with the second Clock 8 in the circuit parallel to the first resistor 6 switches and on Mass couples.
  • the further clock 8 is via the clock NAND gate 33 to Beginning of a control of the electromagnet for tightening the armature 3 approximately via an appropriate control set in motion, while after the Tightening the armature 3 only the clock 4 is in action.
  • the another clock 8 also be permanently switched on, so that suit and Alternate holding sections.
  • a tip filter resistor 38 and a peak filter capacitor 39 are provided in front of the current detection switch 7 in front of the current detection switch 7 in front of the current detection switch 7 in front of the current detection switch 7 in front of the current detection switch 7 in front of the current detection switch 7 in front of the current detection switch 7 are for filtering voltage spikes a tip filter resistor 38 and a peak filter capacitor 39 are provided.
  • a Filter 40 In the circuit between the solenoid 1 and the voltage source 2 is a Filter 40 are provided, which include an inductance and / or a ferrite core can.
  • the current detection switch 7 may also be designed as an inverting comparator, whose output is coupled to the RESET input of the flip-flop 31.
  • One first of the two inputs of the comparator is connected in series with the resistor 6 coupled and detects the voltage on the circuit.
  • the other, second entrance of the comparator is applied with a reference voltage whose value by a voltage divider 41, which is rectified between one AC operating terminal 42 and the second input of the Is switched comparator.
  • the voltage divider 41 comprises three in Series connected ohmic resistors 43, 44, 45, of which the resistor 45 is coupled to ground.
  • the second input of the comparator is with a Node connected between the resistor 44 and the resistor 45 lies.
  • a node located between the resistor 43 and the resistor 44 is connected via a diode connected in the forward direction 46 to ground.
  • the comparator supplies as long as the voltage detected at the first input the voltage applied to the second input, the predetermined reference voltage value does not exceed a high level to the RESET input of flip-flop 31. Will the detected voltage is larger, the comparator supplies a low level to the RESET input of the flip-flop 31, and the switch 5 is from the flip-flop 31st open. If the detected voltage falls below the predetermined voltage From the comparison voltage value, the comparator supplies a high level to the RESET input of the flip-flop 31 and the switch 5 is again in time with the Clock 4 open and closed.
  • one between the rectifier 14 and the clock NAND gate 25 connected voltage divider 47 may be provided.
  • the voltage application of the one input of the one Clock NAND gate 25 for clocking the clock 4 takes place via the voltage divider 47, the timing being fulfilled a given condition must be performed when the AC operating voltage is above 80% of its rated voltage and interrupted when the AC operating voltage drops below 20% of its rated voltage.
  • the voltage dividing resistor 48 is connected to the connected to the terminals 12, 13 operating AC voltage in combination with the voltage dividing resistor 49 just adapted so that at a certain percentage of AC operating voltage exceeding 20% and below 80% of the AC operating voltage, the upper trigger threshold of the Voltage-dividing resistor 48 coupled clock NAND gate 25 is exceeded and the timing begins, so that the timing at the latest 80% of the nominal voltage is carried out.
  • the clock NAND gate 25 Since the clock NAND gate 25 has a "hysteresis" due to Schmitt triggers on the inputs, the Clocking even if the voltage drops below the value of the upper one Trigger threshold maintained and interrupted only when the lower Threshold of the Schmitt trigger of the input is undershot.
  • the ratio of the two resistance values of the voltage dividing resistors 48, 49 and the hysteresis defined a voltage value, from which the Clock is performed, which is further ensured that the timing at a drop below 20% of the rated voltage is interrupted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten, insbesondere für eine Sicherheitsschaltung, der einen entsprechend der Ansteuerung eines Solenoids (1) betätigten Anker (3) aufweist,
   mit einem seriell mit dem Solenoid (1) gekoppelten Schalter (5), über den eine Gleichspannung durch Schließen des Schalters (5) an das Solenoid (1) anlegbar ist,
   wobei eine Einrichtung zum temporären Unterbrechen des Anlegens der Spannung, solange ein vorbestimmter, durch das Solenoid (1) fließender Strom nachgewiesen wird, und
   ein erster Taktgeber (4) zur Ansteuerung des Schalters (5) in einem vorbestimmten ersten Takt
   sowie ein erster und ein zweiter ohmscher Widerstand (6, 9), die jeweils seriell zum Solenoid (1) und zueinander parallel gekoppelt sind,
   vorgesehen sind,
wobei
   die Einrichtung einen seriell mit dem Schalter (5) verbundenen Stromnachweisschalter (7) zum Nachweis des durch das Solenoid (1) fließenden Stroms umfaßt
   und die Größe des parallel zum Stromnachweisschalter (7) gekoppelten, ersten ohmschen Widerstands (6) in Verbindung mit der Ansprechschwelle des Stromnachweisschalters (7) die Größe des Haltestroms für den Anker (3) bestimmt,
   wobei der zweite ohmsche Widerstand (9) über einen weiteren, zweiten Taktgeber (8) in einem vorbestimmten, zumindest teilweise mit dem ersten Takt überlappenden, zweiten Takt in den Stromkreis zur Erzeugung eines Anzugsstroms für den Anker (3) schaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Sicherheitsschaltungen zur Ver- und Entriegelung von Türen, Klappen oder dergleichen werden Elektromagneten verwendet, die einen gemäß der Ansteuerung eines Solenoids betätigbaren Anker aufweisen, der aufgrund seiner Position eine Tür ver- bzw. entriegelt. Dabei muß gewährleistet sein, daß sich der Anker während eines Anzugsabschnitts korrekt bewegt, und daß sich eine vom Solenoid ausgeübte Magnetkraft zum Halten des Ankers in seiner Position während eines Halteabschnitts bei einer möglichst niedrigen angelegten Betriebsspannung nicht soweit reduziert, daß der Anker durch äußere Störungen, insbesondere Erschütterungen, abfällt.
Eine vorbestimmte Spannungsbeaufschlagung des Solenoids trägt einer Kontrolle des durch das Solenoid fließenden Stroms in Hinblick auf einen Energieverlust oder der Betriebstemperatur des Solenoids allerdings keine Rechnung, so daß es vorteilhaft ist, die Spannungsbeaufschlagung bei einer Erwärmung des Solenoids und/oder bei Erreichen bestimmter Stromwerte zu unterbrechen, um einen Energieverlust durch eine Wärmeerzeugung des Solenoids zu verhindern.
Aus DE 43 41 797 A1 ist es bekannt, einen durch einen elektromagnetischen Verbraucher, z.B. in Form eines Solenoids, fließenden Strom durch eine Stromregelung auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen, der in einem Anzugsabschnitt höher ist als in einem Halteabschnitt. Dazu wird ein Schalter verwendet, mit dem das Solenoid von der an ihn angelegten Spannung temporär getrennt werden kann, wenn der jeweilige Stromwert erreicht wird. Der Schalter wird wieder geschlossen, wenn ein jeweiliger niedrigerer Stromwert erreicht wird. Die Vorrichtung verwendet zur Bestimmung des durch den Solenoid fließenden Stroms eine Meßvorrichtung, die mit einer Stromauswertung gekoppelt ist. Der von der Stromauswertung gemessene Strom wird von einem Stromregler mit einem Höchststrom verglichen, wobei der Stromregler ein Ansteuersignal erzeugt, mit dem eine Endstufe beaufschlagt wird, die ihrerseits den Schalter ansteuert. Dies ist aufgrund der Verwendung zahlreicher unterschiedlicher Bauteile aufwendig und weist insbesondere mit der Stromauswertung und der Endstufe mehrkomponentige Bauteile auf.
Aus DE 195 22 582 C2 ist es bekannt, zur Ansteuerung eines Elektromagneten, der einen Anker betätigt, an ein Solenoid eine Spannung in einer vorbestimmten Periodizität anzulegen. Eine Periode weist Zeitabschnitte unterschiedlicher Länge auf. Es kann zwischen Anzugs- und längeren Halteabschnitten unterschieden werden, wobei die Anzugsabschnitte im wesentlichen einen langen Impuls und die Halteabschnitte mehrere kürzere Impulse zur Spannungsbeaufschlagung des Solenoids aufweisen. Die Anzugsabschnitte dienen einem Anziehen des Solenoids, wobei am Ende eines Anzugsabschnitts - aufgrund der größeren Impulslänge gegenüber den Impulslängen während der Halteabschnitte - ein größerer Strom als am Ende eines Impulses der Halteabschnitte durch das Solenoid fließt. Die Halteabschnitte dienen einer Aufrechterhaltung eines kleineren, durch das Solenoid fließenden Stroms, der ausreicht, den Anker in seiner Position zu halten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Elektromagneten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfache Bauteile verwendet und einfacher aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch wird eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten geschaffen, bei der durch ein getaktetes Schließen eines Schalters eine Gleichspannung periodisch in dem Takt an ein Solenoid anlegbar ist, wobei das Anlegen der Gleichspannung durch einen Stromnachweisschalter, durch den ein durch das Solenoid fließender Teilstrom in Abhängigkeit von einem parallel zum Stromnachweisschalter und seriell zum Solenoid gekoppelten, ersten ohmschen Widerstand fließt, bei Erreichen eines vorbestimmten Stromwerts unterbrechbar ist. Ein unterschiedlicher Höchststrom in Anzugs- und Halteabschnitten wird dabei dadurch erreicht, daß in einem zweiten Takt, der zumindest mit dem ersten Takt überlappt, ein zweiter ohmscher Widerstand parallel zu dem ersten Widerstand in den Stromkreis zur Erzeugung eines Anzugsstroms schaltbar ist. Durch das Solenoid kann in diesem Fall ein höherer Strom fließen, da durch die Zuschaltung des zweiten Widerstands die Größe des sich ergebenden kleineren Gesamtwiderstands die Größe des durch das Solenoid fließenden Stroms bestimmt. Dadurch kann ein sehr einfacher Aufbau mit einfachen Bauteilen erreicht werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine vereinfachte und schematische Darstellung eines Schaltbilds einer Ausführungsform einer Schaltung zur Ansteuerung eines Elektromagneten.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines detaillierten Schaltbilds der Ausführungsform von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines detaillierten Schaltbilds einer weiteren Ausführungsform von Fig. 1.
Die Schaltung nach Fig. 1 weist einen Elektromagneten mit einem Solenoid 1 auf, das mit einer Gleichspannung einer Spannungsquelle 2 beaufschlagbar ist und zum Betätigen eines zugehörigen federbeaufschlagten Ankers 3 dient. Ein mit der Spannungsquelle 2 verbundener Taktgeber 4 ist mit einem seriell mit dem Solenoid 1 geschalteten Schalter 5 gekoppelt, wodurch der Schalter 5 entsprechend dem Takt des Taktgebers 4 geschlossen und geöffnet wird. Im geschlossenen Zustand des Schalters 5 liegt an dem Solenoid 1 die Gleichspannung der Spannungsquelle 2 an.
Seriell mit dem Schalter 5 ist ein erster ohmscher Widerstand 6, der an Masse gekoppelt ist, verbunden, über den ein Spannungsabfall erfolgt, wenn der Schalter 5 geschlossen und die Gleichspannung an dem Solenoid 1 angelegt ist.
Zum temporären Unterbrechen der Spannungsbeaufschlagung des Solenoids 1 ist eine einen Stromnachweisschalter 7 umfassende Einrichtung vorgesehen. Der Stromnachweisschalter 7 ist parallel zum ersten Widerstand 6 und seriell zum Schalter 5 gekoppelt und schaltet die Spannungsquelle 2 des Solenoids 1 durch Öffnen des Schalters 5 temporär ab, solange ein vorbestimmter, durch das Solenoid 1 fließender Strom durch den Stromnachweisschalter 7 nachgewiesen wird. Fällt der nachgewiesene Strom wieder ab, beendet der Stromnachweisschalter 7 seinen Einfluß auf den Schalter 5 und dieser wird wieder durch den Taktgeber 4 betätigt. Der durch das Solenoid 1 fließende Strom wird somit durch das Schalten des Stromnachweisschalters 7 begrenzt, wobei durch den Stromnachweisschalter 7 der durch den ersten ohmschen Widerstand 6 fließende Strom erfaßt wird. Dabei ist die Größe des ersten Widerstands 6 in Verbindung mit dem Stromnachweisschalter 7 so gewählt, daß durch das Solenoid 1 ein Strom fließen kann, der ausreicht, um den Anker 3 in seiner Stellung zu halten - es fließt dann somit ein Haltestrom.
Über einen weiteren Taktgeber 8, dessen Takt zumindest teilweise mit dem des Taktgebers 4 überlappt und niedriger ist als dieser, ist ein weiterer, zweiter ohmscher Widerstand 9 parallel zum ersten Widerstand 6 in den Stromkreis über einen Schalter 10 schaltbar, wobei der zweite Widerstand 9 an Masse gekoppelt wird. Die Größe des zweiten Widerstands 9 ist so gewählt, daß sich ein kleinerer Gesamtwiderstand ergibt. Vorzugsweise ist die Größe des ersten Widerstands 6 größer als die des zweiten Widerstands 9. Wenn der Schalter 4 geschlossen und der zweite Widerstand 9 zugeschaltet ist, kann ein höherer Strom durch das Solenoid 1 fließen, da der Strom verstärkt über den sich ergebenden kleineren Gesamtwiderstand abfließt, ohne daß die Ansprechschwelle des Stromnachweisschalters 7 erreicht wird und dieser schaltet. Auf diese Weise ist es durch das getaktete Zuschalten des zweiten Widerstands 9 bei geschlossenem Schalter 5 möglich, daß ein höherer Strom als der Haltestrom, nämlich ein Anzugsstrom, durch das Solenoid 1 fließen kann. Bei Erreichen der Ansprechschwelle am Stromnachweisschalter 7 wird auch in diesem Fall die Spannungsbeaufschlagung des Solenoids 1 temporär über den Stromnachweisschalter 7 unterbrochen.
Vorzugsweise ist ein Freilaufkreis für das Solenoid 1 vorgesehen, der eine parallel zum Solenoid 1 gekoppelte Freilaufdiode 11 umfaßt. Der Strom durch das Solenoid 1 wird bei geöffnetem Schalter 5 über eine durch die Induktivität des Solenoids 1 bestimmte Zeit aufrechterhalten und durch die Freilaufdiode 11 kurzgeschlossen. Dabei kann der Freilaufkreis gegebenenfalls eine Reihenschaltung weiterer Dioden und/oder Transistoren umfassen.
Gemäß Fig. 2 ist die Spannungsquelle 2 als Gleichspannungsregelungseinrichtung für eine über die Anschlüsse 12, 13 angekoppelte Betriebswechselspannung ausgestaltet. In der Gleichspannungsregelungseinrichtung ist ein Gleichrichter 14 vorgesehen, an den zwei gegeneinander geschaltete Zenerdioden 15, 16 und ein Kondensator 17 parallel gekoppelt sind. Der Kondensator 17 ist dabei seriell mit Masse verbunden. Die Gleichspannungsregelungseinrichtung umfaßt weiter eine mit dem Kondensator 17 gekoppelte Diode 18, der ein Feldeffekt-Transistor 19 folgt. Der Feldeffekttransistor 19 wird über zwei hintereinander geschaltete, seriell mit dem Kondensator 17 verbundene Widerstände 20, 21 geschaltet, wobei eine an Masse gekoppelte Begrenzerdiode 22 zwischen den beiden Widerständen 20, 21 und dem Feldeffekttransistor 19 vorgesehen ist. Im geschlossenen Zustand schaltet der Feldeffekttransistor 19 einen Widerstand 23 und einen an Masse gekoppelten Kondensator 24 als Filter in den Stromkreis der Gleichspannungsregelungseinrichtung.
Der Taktgeber 4 zum getakteten Schließen des in diesem Ausführungsbeispiel als Feldeffekt-Transistor ausgebildeten Schalters 5, umfaßt ein Taktgeber-NAND-Gatter 25, von dem ein Eingang mit der Spannungsquelle 2 zur Stromversorgung gekoppelt und weiter mit einem hohen Pegel beaufschlagt ist. Der Ausgang des Taktgeber-NAND-Gatters 25 wird über eine Schaltungskombination aus einem ohmschen Taktgeber-Widerstand 26, einer Taktgeber-Diode 27 und einem Taktgeber-Kondensator 28 auf den anderen Eingang des Taktgeber-NAND-Gatters 25 zurückgeführt. Durch die Schaltungskombination des Taktgeber-Widerstands 26, der Taktgeber-Diode 27 und des Taktgeber-Kondensators 28 wird ein konstantes, getaktetes Zeitverhalten des Ausgangssignals des Taktgeber-NAND-Gatters 25 erreicht, wobei das Aufladen des Taktgeber-Kondensators 28 langsamer erfolgt als das Entladen.
Der Ausgang des Taktgebers 4 ist auch mit einem SET-Eingang eines zwei NAND-Gatter 29, 30 umfassenden Flipflops 31 verbunden, das aufgrund des am SET-Eingang anliegenden Signals des Taktgebers 4 den Schalter 5 mittels des Signals am Q-Ausgang getaktet öffnet bzw. schließt.
Der Stromnachweisschalter 7 ist als Transistor ausgebildet, dessen Basis-Emitter-Strecke die Spannung am Stromkreis erfaßt. Der Emitter des Transistors ist mit Masse verbunden, und der Kollektor sowohl über einen ohmschen Widerstand 32 mit hohem Potential als auch mit einem RESET-Eingang des Flipflops 31 gekoppelt. Der parallel zum ohmschen Widerstand 6 und seriell zum Solenoid 1 gekoppelte Transistor wird leitend, wenn die Spannung am Widerstand 6 die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors übersteigt. Dann wechselt das am RESET-Eingang des Flipflops 31 anliegende Signal, da der über den Widerstand 32 fließende Strom über den Stromnachweisschalter 7 nach Masse abfließt. Das Flipflop 31 öffnet dann den Schalter 5, und das Anlegen der Gleichspannung an das Solenoid 1 wird temporär unterbrochen.
Fällt die Spannung an dem als Stromnachweisschalter 7 verwendeten Transistor wieder ab, sperrt der Transistor und das Signal am RESET-Eingang des Flipflops 31 wechselt wieder, so daß der Schalter 5 wieder gemäß dem Takt des Taktgebers 4 geschaltet wird.
Die getaktete Zuschaltung des Widerstands 9 erfolgt in dem Takt des weiteren Taktgebers 8, der ein Taktgeber-NAND-Gatter 33 umfaßt. Der Ausgang des Taktgeber-NAND-Gatters 33 wird über eine Schaltungskombination aus zwei parallelen ohmschen Taktgeber-Widerständen 34, 35, einer Taktgeber-Diode 36 und einem Taktgeber-Kondensator 37 wieder auf einen Eingang des Taktgeber-NAND-Gatters 33 zurückgeführt, wobei ein weiterer Eingang des Taktgeber-NAND-Gatters 33 mit einer positiven Spannung beaufschiagbar ist. Durch die Schaltungskombination aus den Taktgeber-Widerständen 34, 35, der Taktgeber-Diode 36 und dem Taktgeber-Kondensator 37 wird ein konstantes, getaktetes Zeitverhalten erreicht, wobei der Takt des Taktgebers 8 niedriger als der Takt des Taktgebers 4 ist. Dabei wird der Taktgeber-Kondensator 37 langsamer entladen als aufgeladen, wenn beispielsweise die Größe des Widerstands 35 der zehnfachen Größe des Widerstands 34 entspricht, wobei der Wert des Widerstands 34 beispielsweise 1MΩ und der Wert des Widerstands 35 beispielsweise 10MΩ beträgt. Durch den Taktgeber 8 wird der als Transistor ausgestaltete Schalter 10 geschaltet, der den Widerstand 9 im Takt des zweiten Taktgebers 8 in den Stromkreis parallel zum ersten Widerstand 6 schaltet und an Masse koppelt.
Der weitere Taktgeber 8 wird über das Taktgeber-NAND-Gatter 33 zu Beginn einer Ansteuerung des Elektromagneten zum Anziehen des Ankers 3 etwa über eine entsprechende Steuerung in Gang gesetzt, während nach dem Anziehen des Ankers 3 nur noch der Taktgeber 4 in Tätigkeit ist. Jedoch kann der weitere Taktgeber 8 auch permanent zugeschaltet sein, so daß sich Anzugs- und Halteabschnitte abwechseln.
Vor dem Stromnachweisschalter 7 sind zur Filterung von Spannungsspitzen ein Spitzenfilterwiderstand 38 und ein Spitzenfilterkondensator 39 vorgesehen.
Im Stromkreis zwischen dem Solenoid 1 und der Spannungsquelle 2 ist ein Filter 40 vorgesehen, der eine Induktivität und/oder einen Ferritkern umfassen kann.
Wie in der weiteren in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gezeigt, kann der Stromnachweisschalter 7 auch als invertierender Komparator ausgebildet sein, dessen Ausgang mit dem RESET-Eingang des Flipflops 31 gekoppelt ist. Ein erster der beiden Eingänge des Komparators ist seriell mit dem Widerstand 6 gekoppelt und erfaßt die Spannung am Stromkreis. Der andere, zweite Eingang des Komparators wird mit einer Vergleichsspannung beaufschlagt, deren Wert durch einen Spannungsteiler 41, der zwischen einem die gleichgerichtete Betriebswechselspannung liefernden Anschluß 42 und dem zweiten Eingang des Komparators geschaltet ist, eingestellt wird. Der Spannungsteiler 41 umfaßt drei in Reihe geschaltete ohmsche Widerstände 43, 44, 45, von denen der Widerstand 45 an Masse gekoppelt ist. Der zweite Eingang des Komparators ist mit einem Knoten verbunden, der zwischen dem Widerstand 44 und dem Widerstand 45 liegt. Ein zwischen dem Widerstand 43 und dem Widerstand 44 liegender Knoten ist über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 46 mit Masse verbunden.
Der Komparator liefert, solange die am ersten Eingang erfaßte Spannung den am zweiten Eingang anliegenden, vorbestimmten Vergleichsspannungswert nicht übersteigt, einen hohen Pegel an den RESET-Eingang des Flipflops 31. Wird die erfaßte Spannung größer, liefert der Komparator einen niedrigen Pegel an den RESET-Eingang des Flipflops 31, und der Schalter 5 wird vom Flipflop 31 geöffnet. Fällt die erfaßte Spannung unter den vorbestimmten Vergleichsspannungswert ab, liefert der Komparator einen hohen Pegel an den RESET-Eingang des Flipflops 31 und der Schalter 5 wird wieder im Takt des Taktgebers 4 geöffnet und geschlossen.
Des weiteren kann, wie in Fig. 3 gezeigt, bei den dargestellten Ausführungsformen eine zwischen den Gleichrichter 14 und das Taktgeber-NAND-Gatter 25 geschaltete Spannungsteilungseinrichtung 47 vorgesehen sein. Diese umfaßt zwei in Reihe geschaltete ohmsche Spannungsteilungs-Widerstände 48, 49, von denen der Spannungsteilungs-Widerstand 49 geerdet ist, und einen parallel zum Spannungsteilungs-Widerstand 49 geschalteten Kondensator 50. Die Spannungsbeaufschlagung des einen Eingangs des einen Taktgeber-NAND-Gatters 25 zur Durchführung der Taktung des Taktgebers 4 erfolgt über die Spannungsteilungseinrichtung 47, wobei die Taktung in Erfüllung einer vorgegebenen Bedingung durchgeführt werden muß, wenn die Betriebswechselspannung über 80% ihrer Nennspannung liegt und unterbrochen wird, wenn die Betriebswechselspannung unter 20% ihrer Nennspannung sinkt. Dies trägt einem trotz abgeschalteter Spannungsquelle vorhandenen Reststrom dahingehend Rechnung, daß gewährleistet ist, daß trotz dieses Reststroms für Werte unter 20% der Nennspannung die Taktung und damit ein Anziehen des Solenoids 1 verhindert wird. Dazu ist der Spannungsteilungs-Widerstand 48 an die an den Anschlüssen 12, 13 anliegende Betriebswechselspannung in Verbindung mit dem Spannungsteilungs-Widerstand 49 gerade so angepaßt, daß bei einem bestimmten Prozentsatz der Betriebswechselspannung, der über 20% und unter 80% der Betriebswechselspannung liegt, die obere Triggerschwelle des an den Spannungsteilungs-Widerstand 48 gekoppelten Taktgeber-NAND-Gatters 25 überschritten wird und die Taktung beginnt, so daß die Taktung spätestens bei 80% der Nennspannung durchgeführt wird. Da das Taktgeber-NAND-Gatter 25 eine "Hysterese" infolge von Schmitt-Triggern an den Eingängen aufweist, wird die Taktung auch bei einem Absinken der Spannung unter den Wert der oberen Triggerschwelle aufrechterhalten und erst unterbrochen, wenn der untere Schwellwert des Schmitt-Triggers des Eingangs unterschritten wird. Somit wird mit dem Verhältnis der beiden Widerstandswerte der Spannungsteilungs-Widerstände 48, 49 und der genannten Hysterese ein Spannungswert definiert, ab dem die Taktung durchgeführt wird, wobei weiter gewährleistet ist, daß die Taktung bei einem Absinken unter 20% der Nennspannung unterbrochen wird.
Der parallel zum Spannungsteilungs-Widerstand 49 geschaltete Kondensator 50 überbrückt dabei beim Wechselstrombetrieb den Nulldurchgang.

Claims (20)

  1. Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten, insbesondere für eine Sicherheitsschaltung, der einen entsprechend der Ansteuerung eines Solenoids (1) betätigten Anker (3) aufweist,
       mit einem seriell mit dem Solenoid (1) gekoppelten Schalter (5), über den eine Gleichspannung durch Schließen des Schalters (5) an das Solenoid (1) anlegbar ist,
       wobei eine Einrichtung zum temporären Unterbrechen des Anlegens der Spannung, solange ein vorbestimmter, durch das Solenoid (1) fließender Strom nachgewiesen wird, und
       ein erster Taktgeber (4) zur Ansteuerung des Schalters (5) in einem vorbestimmten ersten Takt
       sowie ein erster und ein zweiter ohmscher Widerstand (6, 9), die jeweils seriell zum Solenoid (1) und zueinander parallel gekoppelt sind,
       vorgesehen sind,
    wobei
       die Einrichtung einen seriell mit dem Schalter (5) verbundenen Stromnachweisschalter (7) zum Nachweis des durch das Solenoid (1) fließenden Stroms umfaßt
       und die Größe des parallel zum Stromnachweisschalter (7) gekoppelten, ersten ohmschen Widerstands (6) in Verbindung mit der Ansprechschwelle des Stromnachweisschalters (7) die Größe des Haltestroms für den Anker (3) bestimmt,
       wobei der zweite ohmsche Widerstand (9) über einen weiteren, zweiten Taktgeber (8) in einem vorbestimmten, zumindest teilweise mit dem ersten Takt überlappenden, zweiten Takt in den Stromkreis zur Erzeugung eines Anzugsstroms für den Anker (3) schaltbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand (6) größer als der zweite Widerstand (9) ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Freilaufdiode (11) umfassender Freilaufkreis für das Solenoid (1) vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Takt des ersten Taktgebers (4) höher ist als der des zweiten Taktgebers (8).
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (4) eine obere und eine untere Eingangs-Triggerschwelle zur Aktivierung bzw. Beendigung der Taktung besitzt und mit einem zwischen zwei in Reihe geschalteten ohmschen Spannungsteilungs-Widerständen (48, 49) befindlichen Knoten verbunden ist, von denen ein Spannungsteilungs-Widerstand (48) mit einer Betriebsspannung verbunden und der andere Spannungsteilungs-Widerstand (49) an Masse gekoppelt ist, wobei das Verhältnis der beiden Werte der Spannungsteilungs-Widerstände (48, 49) den Beginn und das Ende der Taktung in Bezug auf die Betriebsspannung und die obere und untere Eingangs-Triggerschwelle bestimmt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung eine gleichgerichtete Wechselspannung und parallel zum anderen Spannungsteilungs-Widerstand (49) ein Kondensator (50) geschaltet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand (6) an Masse gekoppelt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (9) über einen vom zweiten Taktgeber (8) angesteuerten, weiteren Schalter (10) an Masse koppelbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Schalter (10) ein Transistor ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (5) ein Transistor, vorzugsweise ein Feldeffekt-Transistor, ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromnachweisschalter (7) ein Transistor ist, wobei der nachzuweisende Strom über dessen Basis-Emitter-Spannung erfaßbar ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromnachweisschalter (7) einen Komparator umfaßt.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur temporären Unterbrechung des Anlegens der Spannung eine Öffnung des Schalters (5) durch den Stromnachweisschalter (7) vornehmbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Taktgebers (4) mit dem SET-Eingang eines Flipflops (31) und der Stromnachweisschalter (7) mit dem RESET-Eingang des Flipflops (31) verbunden sind, wobei der Q-Ausgang des Flipflops (31) mit dem Schalter (5) gekoppelt ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Flipflop (31) zwei NAND-Gatter (29, 30) umfaßt.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Taktgeber (4) ein Taktgeber-NAND-Gatter (25) umfaßt, dessen Ausgang auf einen der beiden Eingänge über eine Schaltungskombination aus einem Taktgeber-Widerstand (26), einer Taktgeber-Diode (27) und einem Taktgeber-Kondensator (28) zurückgekoppelt ist, wobei der Takt des Ausgangs des Taktgeber-NAND-Gatters (25) mit einer im wesentlichen durch den Taktgeber-Widerstand (26) und den Taktgeber-Kondensator (28) wählbaren Zeitkonstante vorbestimmt ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der andere der beiden Eingänge des Taktgeber-NAND-Gatters (25) auf einem konstant hohen Pegel liegt.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der andere der beiden Eingänge des Taktgeber-NAND-Gatters (25) mit einem zwischen zwei in Reihe geschalteten ohmschen Spannungsteilungs-Widerständen (48, 49) befindlichen Knoten verbunden ist, von denen ein Spannungsteilungs-Widerstand (48) mit einer Betriebsspannung verbunden und der andere Spannungsteilungs-Widerstand (49) an Masse gekoppelt ist, wobei durch das Verhältnis der beiden Werte der Spannungsteilungs-Widerstände (48, 49) der Beginn und das Ende der Taktung in Bezug auf die Betriebsspannung und die obere bzw. untere Triggerschwelle des Taktgeber-NAND-Gatters (25) einstellbar ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung eine gleichgerichtete Wechselspannung und parallel zum anderen Spannungsteilungs-Widerstand (49) ein Kondensator (50) geschaltet ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Taktgeber (8) ein Taktgeber-NAND-Gatter (33) umfaßt, dessen Ausgang auf einen Eingang des Taktgeber-NAND-Gatters (33) über eine Schaltungskombination aus zwei ohmschen Taktgeber-Widerständen (34, 35), einer Taktgeber-Diode (36) und einem Taktgeber-Kondensator (37) zurückgeführt ist.
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