[发明专利]一种电永磁吸盘充退磁控制器

说明书

(一)技术领域

本发明涉及电永磁吸盘的部件，具体为一种电永磁吸盘充退磁控制器。

(二)背景技术

电永磁吸盘是传统电磁吸盘的更新换代产品，它的功能特点是只要经过充磁后，就可长期保持磁性吸力，不用时可通过退磁去除磁性吸力。只有在充磁或退磁过程中才需通电，平时工作状态不需通电，这样既可以减少线圈发热而导致工件变形，又可以节约大量电能，还可以通过控制充磁强度来调节其电磁吸力的大小，避免了电磁吸盘和工件的拉伤、变形。电永磁吸盘充退磁控制器是电永磁吸盘必备的核心部件之一，其性能好坏直接影响着电永磁吸盘的整体性能及使用安全。传统的电永磁吸盘充退磁控制器具有以下缺点：1、其可控硅控制电路采用控制电压与电网同步的锯齿波比较的触发形式，可控硅的导通角随电网频率波动较大，影响了控制精度。可控硅的触发往往通过脉冲变压器在可控硅控制极与阴极间施加脉冲电流，极易造成电气干扰与误触发；2.其功率切换电路，往往采用电磁继电器作为切换开关，不但体积大、成本高而且触点容量有限，250VAC时最大触点容量平均电流只有25A，并不能保证充退磁峰值电流高达60A以上的大面积电永磁吸盘的可靠运行；3.其只具有简单的充磁功能，当电源电压严重波动或电永磁吸盘电路存在短路、断路、电缆连接器接触不良时，并不能进行有效的检测与报警，极易造成安全事故。

(三)发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种电永磁吸盘充退磁控制器，具有控制精度高、可控硅的触发可靠性高、干扰小等优点，而且体积小、安装接线方便、触点容量高，确保了功率切换电路的可靠性，具有完善的检测与保护报警功能，避免电永磁吸盘在异常充磁状态下工作，提高了其工作安全性。

其技术方案是这样的：其包括微处理控制器、电源电路装置、控制信号输入光电隔离电路装置、参数设定电路装置、充退磁电流测量电路装置、可控硅及触发驱动电路装置、大功率磁保持继电器及驱动电路装置、工作状态继电器驱动电路装置、数码显示驱动电路装置，其特征在于：所述充退磁电流测量电路装置包括满负输出运放OPA335与R2、R6、C1组成的模拟积分器、电流测量线圈微分电流传感器以及由R4、R5、C2、C3组成1/2虚拟电源电压，R1与C1并联；可控硅及触发驱动电路装置采用光控可控硅串联的可控硅触发形式；继电器及驱动电路装置、工作状态反馈继电器电路装置中所述继电器为磁保持继电器。

其进一步特征在于：可控硅及触发驱动电路装置包括三极管Q3、大功率可控硅Q1、Q2、电阻R13、R14、R15、R16、电容C11、C12、C13以及所述相串联的光控可控硅U11、U12。

本发明的上述结构中，电流测量线圈微分电流传感器Rogowski线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全，光控可控硅串联的可控硅触发形式，避免了传统的可控硅触发采用脉冲变压器存在的体积大、功耗高、电磁干扰严重的问题，磁保持继电器替代普通电磁继电器，应用于电永磁吸盘充退磁线圈的功率切换，使触点容量由原来的最大25A/250VAC增加到60A/400VAC，而体积减少一半。

(四)附图说明

图1为本发明原理示意图；

图2为本发明中充退磁电流测量电路装置的电原理图；

图3为本发明中可控硅及触发驱动电路装置的电原理图。

(五)具体实施方式

见图1，本发明包括微处理控制器18、电源电路装置1、控制信号输入光电隔离电路装置2、参数设定电路装置3、充退磁电流测量电路装置17、可控硅及触发驱动电路装置16、大功率磁保持继电器及驱动电路装置15、工作状态继电器驱动电路装置8、数码显示驱动电路装置7，见图2，充退磁电流测量电路装置17包括满负输出运放OPA335与R2、R6、C1组成的模拟积分器、电流测量线圈微分电流传感器HR-209以及由R4、R5、C2、C3组成1/2虚拟电源电压，R1与C1并联，R3为运放的输入补偿电阻；见图3，可控硅及触发驱动电路装置16采用光控可控硅串联的可控硅触发形式，可控硅及触发驱动电路装置16包括三极管Q3、大功率可控硅Q1、Q2、电阻R13、R14、R15、R16、电容C11、C12、C13以及相串联的光控可控硅U11、U12；继电器及驱动电路装置、工作状态反馈继电器电路装置中继电器为磁保持继电器。下面结合图1描述本发明的控制过程：微处理控制器18接收电源电路装置1的交流同步信号，实现数字锁相及交流同步跟踪；接收控制信号输入光电隔离电路装置2的指令，控制电永磁吸盘a(见图2)完成充、退磁功能；根据参数设定电路装置3的设定值，确定电永磁吸盘a的充退磁强度、充退磁脉冲数以及充退磁的最大保护报警与最小报警电流(图1中4为充退磁强度调节装置、5为充退磁脉冲调节装置、6为过流、欠流装置)；通过读取充退磁电流测量电路装置17采集的电永磁吸盘充退磁的电流值，判断电永磁吸盘的充退磁是否处于正常状态，当异常时能提供保护与报警；输出准确的移相触发信号，通过可控硅及触发驱动电路装置16可靠地控制可控硅的导通角及电永磁吸盘的充退磁强度；通过大功率磁保持继电器及驱动电路装置15控制大功率磁保持继电器，实现电永磁吸盘的多组线圈的充退磁自动切换；将电永磁吸盘的工作状态输出到工作状态反馈继电器上，实现与PLC等自控系统的信息反馈；将各项设定参数与电永磁吸盘各充退磁线圈的工作状态，通过数码显示驱动电路装置7实现数码显示，完成人机信息交换；充退磁电流测量电路装置17中的电流测量线圈微分电流传感器是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分，通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。因为是不含铁的磁性材料，所以无磁滞效应，相位误差几乎为零；无磁饱和现象，因而测量范围可从数安培到数百千安培电流；结构简单，并且和被测电流之间没有直接的电路联系；响应频带宽0.1Hz-1MHz。与带铁芯的传统互感器相比，Rogowski线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。基于Rogowski线圈的电流测量具有响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点，故其非常适用于电永磁吸盘充退磁线圈的大脉冲电流测量。其工作原理如图2所示：模拟积分器将Rogowski线圈CT1的感应电势(对充退磁电流与时间微分(di/dt)的信号)还原成充退磁电流信号，经A/D转换后送微处理器计算。图2中，R4、R5、C2、C3组成1/2虚拟电源电压，R1用于消除运放失调等引起的累积误差，当充退磁电流为零时，积分器输电压为1/2电源电压。见图3，光控可控硅串联的可控硅触发过程，当CF端接受到微处理控制器18的触发信号，三极管Q3导通，光控可控硅U11、U12同时触发导通，大功率可控硅Q1、Q2控制极得到触发电流，当交流电处于正半波时Q1导通，处于充磁工作状态，当交流电处于负半波时Q2导通，处于退磁工作状态。图3中R13、R14为均压电阻，R15为限流电阻，C11、C12为干扰抑制电容，C13、R16用于充退磁回路的浪涌吸收。磁保持继电器应用于电永磁吸盘充退磁线圈的功率切换，使触点容量由原来的最大25A/250VAC增加到60A/400VAC，且体积减少一半。图1中9为故障反馈信号通道、10为退磁完成反馈信号通道、11为充磁完成反馈信号通道；12、13、14分别为输出通道；19为充磁控制输入；20为退磁控制输入；21解锁控制输入。