CN101071671B - 控制至少一个电控磁铁的电路装置 - Google Patents

Abstract

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位置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位置之后在预先设定的时间范围内重复用与此开关位置相应的控制功率至少短时间的加以驱动。

Description

控制至少一个电控磁铁的电路装置

本发明涉及一个采用控制功率控制至少一个可电控的磁铁的电路装置，电磁铁通过该控制功率将一个开关元件切换到所需的开关位置，开关元件被保持在此位置。

一种用于以有针对性的控制功率控制至少一个可电控的磁铁的电路装置，通过该控制功率，磁铁将一个开关元件切换到所需开关位置，该开关元件被保持在此位置。如上所述的、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进口流量控制。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，于是此磁阀从所需的由温度调节器信号所决定的磁阀位置转换到其相反的开关位置。这样一种现象可导致一个双温冷却设备的冷冻室中的温度上升超过所允许的数值，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被液态冷却物品冷却的容器遭到破坏。

本发明的任务在于，改进一种用于以有针对性的控制功率控制至少一个可电控的磁铁的电路装置，通过该控制功率，磁铁将一个开关元件切换到所需开关位置，该开关元件被保持在此位置。通过该改进，以便以简单方式避免由于疏忽而引起可电控的磁铁的符合要求的开关位置的位置变换。

按照本发明此项任务是这样解决的，即磁铁在开关元件切换至所需开关位置之后在一些预定时间间隔内重复地被用与此开关位置相应的控制功率至少短时间地加载。

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位置，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损坏的错误位置。

按照本发明电路装置另一优先实施形式，为了给电磁铁加载以控制功率，设置半导体器件，这些半导体器件在开关元件切换到所需的开关位置之后在一些预定的时间间隔内重复地被用用于提供所述控制功率的控制信号加载。

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下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所述控制信号之间的这些时间间隔等长，则可以得到逻辑电路的一个特别简单的方案，通过该方案同时减少了出现电控磁铁错误位置的可能性。

按照本发明电路装置的另一个优先实施形式，控制功率通过交流电压的一些半波形成，分别直接前后相继地产生多个半波作为信号序列，其中，两个相继的信号序列通过比半波周期时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磁铁操作的开关元件的符合要求的开关位置，与此同时电路装置及其负荷而引起的功耗最小。

如果按照本发明的最后的有利实施形式规定，控制信号的产生自动通过控制单元与至少一个控制参数相关地产生，则电路装置特别准确地通过相应的影响参量按照要求控制。

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，其温度是通过电子调节装置控制的，

图2示出了具有电子电路装置的电子调节装置的一个局部，该电路装置用于产生控制信号以保证一个双稳态的、控制去往冷冻室和冷藏室的致冷剂流的磁阀的所需开关位置，

图3示出了与双稳态磁阀的两个开关位置相对应的控制信号，示意性地各在一个时间坐标上绘出。

图1示出了一个冷藏和冷冻组合装置10，其热绝缘的壳体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可用分立的柜门13和14封闭的储藏室。其中，上面的可用柜门13封闭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、由热绝缘的中间壁12隔开的并且可用柜门14封闭的储藏室13形成了冷冻室17，其中为了放置冷冻物品配装了可以抽屉式拉出的若干冷冻容器18。

无论是冷藏室15还是冷冻室17，为了保持其符合规定的储藏室温度，均配装了图中未示出的蒸发器，这些蒸发器接入图中同样未示出的冷却环路中，在该环路内安置了对蒸发器供给液态致冷剂的断续工作的压缩机，其中，压缩机的接通阶段和关断阶段与储藏室的温度相关。所述温度由未示出的若干温度传感器采集并且在一个从属于电子调节装置的分析逻辑电路19中一方面被处理成可在温度显示元件中显示的数值，另一方面被处理成可在电路装置30中继续处理的数字量信号“A”和“B”(见图2)。

从图2中不难看出，在输出侧处于分析逻辑电路19上的数字信号“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17的冷却需求。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，该与非门的第二个输入端被加载以输入信号“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”，它们分别由一个与非-史密特-触发器32产生，该与非-史密特-触发器在其两个输入端上会聚，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-网络前面连接了一个以其阴极端子与欧姆电阻33连接的二极管35。对于输入信号“C”，逻辑电平“0”的持续时间是通过由电容34和一欧姆电阻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的电阻值要比欧姆电阻33的电阻值大得多。

此外，分析逻辑电路19以其提供数字信号“A”的输出端经一个以其阳极端子与此输出端连接的二极管37与一从属于电路装置30、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”表示的交流电网导线电极连接到一个用于限流以便逻辑电路组件运行的电阻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U_B的正极连接，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之间的接点上的相应出现的电位在输入端传送给一与非-史密特-触发器41，该触发器的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也被加载以分析逻辑电路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的输出端一样与一个pnp-晶体管43的基极连接，该晶体管的发射极接线端与直流电源U_B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的集电极接线端和欧姆电阻44之间安置一个三端双向可控硅开关元件45的与限流串联电阻44.1连接的控制极接线端，以引出触发电流，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可电控的磁阀46与该开关元件45的第二主电极接线端连接。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转变为其输出端上的逻辑“1”。被传输至与非-史密特-触发器31的相应输入端的这个电平在与非-史密特-触发器31输出端上的由信号“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的基极上的低电平(逻辑“0”)，从而使此晶体管导通。

与非-史密特-触发器31输入端上的、通过与非-史密特-触发器32的接线自动产生的输入信号“C”仅在电容器34的充电持续时间期间作为高电平(逻辑“1”)加在电阻33上，而在电容器34的放电持续时间它在电阻36上有低电平，其中两个电平状态通过在输入端连接的与非-史密特-触发器32上高于或低于一预定开关阈值而引起。

此外，与非-史密特-触发器31的输出信号还通过对用于冷藏和冷冻组合装置的运行的电网交流电压(例如230V)的分析求值而受到影响，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，这样在与非-史密特-触发器31的加载了信号“A”的输入端上大致在此半波持续时间具有低电平，从而与非-史密特-触发器31的输出端转变为高电平并且因此pnp-晶体管43截止。与此相反，此正弦交流电压的正半波不会对在与非-史密特-触发器31输出端上原来设定的低电平产生影响，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触发使得双稳态电磁阀46通电，从而发生希望的磁阀调整元件位置变化，以便将致冷剂转输至冷藏室15的蒸发器中。

通过分析逻辑电路19的输出端“A”的和与非-史密特-触发器41与二极管37的接线阻止了影响的产生，该二极管相对于输出端“A”布置在截止方向上，因为当输出端“A”上存在不需要冷却时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的输入端上不能存在高电平，该高电平会以不允许的方式引起晶体管43的导通。

在信号“C”为高电平并且冷藏室15需要冷却的持续时间，磁阀46相应于以相等时间间隔相继出现的正弦交流电压正半波(如在图3中在位置“1”所示)被加载，这样，磁阀46的作为电磁铁电枢的磁阀调整元件保持在所希望的符合要求的开关位置。相应于在图3中在位置“1”用t_p(＝控制间歇持续时间)表示并且基本相当于电容器34放电时间的持续时间，信号“C”为低电平，从而在与非-史密特-触发器31的输出端上产生高电平，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未被加载以控制功率。在持续时间t_p结束之后信号“C”又变为高电平，于是磁阀46又被加载以电网交流电压电源的正半波形式的控制功率，以确保磁阀46的开关元件又回到所需的开关位置，如果开关元件由于三端双向可控硅开关元件45的所谓“高空点火”而离开了此位置的话。这里，作为控制间歇的时间值t_p，30s的时间是可用的量值，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”上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，该触发器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。该磁阀的控制功率在冷冻室17需要冷却时通过正弦交流电压的负半波形成，如在图3中在位置“0”所示。在此，正弦交流电压的变化曲线通过二极管39和40的串联连接计值，其中，通过与非-史密特-触发器41的电路结合二极管41.1，只有负半波能够在信号“C”具有相应电平时在与非-史密特-触发器42的输出端上引起一个低电平从而使pnp-晶体管43导通，而正弦交流电压的正半波不能引起对作为电子开关应用的晶体管43的控制。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，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”处于低电平时可确保，此低电平和与非-史密特-触发器41的输出信号不相关地在与非-史密特-触发器42的输入端保持不变。如同按照图3所示位置“1”用正半波驱动磁阀46那样，负半波(图3中位置“0”)只在与非-史密特-触发器32输出端上的高电平的持续时间作为控制功率传输至磁阀46。

为了在作为电枢的磁阀开关元件转换到为冷冻室17所确定的符合要求的开关位置之后进一步保证：此磁阀46的阀开关元件保持在此所希望的位置，对此开关元件随时加载以一个用作控制功率的、呈正弦交流电压负半波的形式的信号序列，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t_p是由信号“C”的低电平的持续时间决定的。

Claims (6)

1.一种电路装置，

用于以有针对性的控制功率控制至少一个可电控的磁铁，通过该控制功率，磁铁将一个开关元件切换到所需开关位置，该开关元件被保持在此位置；其特征在于，

在开关元件切换到所希望的开关位置之后，在一些预先设定的时间间隔内，使磁铁(46)重复地至少短时间被加载以与此开关位置相对应的控制功率。

2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，为了对磁铁(46)加载以控制功率，设置半导体器件(45)，该器件在开关元件切换到所希望的开关位置之后在一些预先设定的时间间隔内重复地被加载以用于提供控制功率的控制信号。

3.根据权利要求2所述的电路装置，其特征在于，在控制信号之间的这些时间间隔等长。

4.根据权利要求2所述的电路装置，其特征在于，控制功率是通过一个交流电压的半波形成的，分别直接前后相继地产生多个半波作为信号序列，其中，两个前后相继的信号序列通过比半波周期时间长的时间彼此间隔开。

5.根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于，控制信号的产生自动地通过控制单元(32，33，34，35，36)与至少一个控制参数相关地产生。

6.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，控制功率是通过一个交流电压的半波形成的，分别直接前后相继地产生多个半波作为信号序列，其中，两个前后相继的信号序列通过比半波周期时间长的时间彼此间隔开。

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