Оптоэлектронный ключ переменного тока

Оптоэлектронный ключ переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может :найти применение в устройстве автоматики , промъшшенной электроники, электротехники и электропривода. Цель изобретенкя - улучшение-энергетических характеристик - достигается путем существенного снижения электрической JL проводимости ключа в закрытом состоянии . Устройство содержит симистор 1, диодный мост 2, светодиоды 3 и 4, оптически связанные с фототиристором 5 и фотодиодом 6,триггер 7, логический элемент И-НЕ 8, первый ключ-инвертор 9, шину 10 управления, нагрузку 11, шины 12 и 13 источника переменного напряжения, резисторы 14, 15, 17 и 22, источник 16 постоянного напряжения , шину 26 нулевого потенциала. Дпя достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены элемент 18 задержки, третий светодиод 19, оптически связанный с вторым фототиристором 20, и второй ключ-инвертор 21, Элемент 18 задержки содержит конденсатор 23, логический элемент 24, диод 25. В результате введения указанных элементов проводимость ключа в закрытом состоянии существенно снижается, что улучшает энергетические характеристики устройства. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ((9) SU (I I) А1 (5g 4 Н 03 К 17/56 17/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3973019/24-21 (22) 05.11.85 (46) 15;07.87. Бюл. М - 26 (7 1) Рижское производственное объединение ВЭФ им. В.И.Ленина (72) О.E.Øíàéäåð и В.А.Дремаков (53) 621.374(088.8) (56) Носов Ю.Р., Сидоров А.С. Оптроны и их применение. М.: Радио и связь, 1981, с. 253, рис. 6.19,б.

Авторское свидетельство СССР

Ф l066035, кл, Н 03 К 17/56, 1984. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может

;найти применение в устройстве автоматики, промьппленной электроники, электротехники и электропривода. Цель изобретения — улучшение энергетических характеристик — достигается путем существенного снижения электрической проводимости ключа в закрытом состоянии. Устройство содержит симистор 1, диодный мост 2, светодиоды 3 и 4, оптически связанные с фототиристором 5 и фотодиодом 6, триггер 7, логический элемент И-НЕ 8, первый ключ-инвертор

9, шину 10 управления, нагрузку 11, -шины 12 и 13 источника переменного напряжения, резисторы 14, 15, 17 и

22, источник 16 постоянного напряжения, шину 26 нулевого потенциала.

Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены элемент 18 задержки, третий светодиод

19, оптически связанный с вторым фототиристором 20, и второй ключ-инвертор 21. Элемент 18 задержки содержит конденсатор 23, логический элемент

24, диод 25. В результате введения указанных элементов проводимость ключа в закрытом состоянии существенно снижается, что улучшает энергетические характеристики устройства. 1 ил.

098 2 венно с первым выходом диодного моста 2 и катодом второго светодиода 4.

Элемент 18 задержки может быть выполнен в виде конденсатора 23, логического элемента 24 и диода 25. Конденсатор 23 соединен с шиной 26 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии потенциал на шине 10 управления, а следовательно, на входе и выходе элемента 18 задержки, на R-входе триггера 7 и на входе ключа-инвертора 21 соответствует "0", поэтому потенциалы на выходе ключаинвертора 21 и на инверсном выходе триггера 7 находятся на уровне, соответствующем "1". В результате светодиоды 3 и 19 не возбуждены и не излучают, фототиристоры 5 и ?О не освещены, выключены и размыкают выходную электрическую цепь диодного моста 2, I ток по цепи с нагрузкой 11 не протекает, симистор 1 выключен. На выходе логического элемента И-НЕ 8, а следовательно, на S-входе триггера 7 присутствует "1". В таком состоянии устройство находится в ждущем режиме и от источника переменного напряжения тока не потребляет.

Если на шину 10 управления поступает сигнал напряжения, соответствующий "1", то одновременно " 1" фиксируется на входах элемента 18 задержки, ключа-инвертора 21 и R-входе триггера 7. На выходе элемента 18 задержки сигнал, соответствующий "1", формируется с задержкой, приблиэительно равной четверти полупериода переменного напряжения, поступающего на шины 12 и 13.

Как только на вход ключа-инвертора

21 поступает высокий потенциал ("г1 1), его выходной потенциал резко снижается и светодиод 19 возбуждается источником 16 постоянного положительного напряжения по цепи с резистором 22.

Освещенный фототиристор 20 включается и замыкает выходную цепь диодного моста 2 с резистором 15 и светодиодом

4. Если при этом на выходе диодного моста 2 действует переменное напряжение, то светодиод 4 возбуждается, освещает фотодиод б, который включает ключ-инвертор 9 и фиксирует выходной потенциал этого ключа-инвертора на низком уровне, соответствующем "0".

Если переменное напряжение на выходе диодного моста 2 проходит через нуль, ! 1324

Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, промышленной электроники, электротехники, электропривода. 5

Цель изобретения — улучшение энергетических характеристик путем сушественного снижения электрической проводимости ключа в закрытом состоянии.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Оптоэлектронный ключ переменного тока содержит симистор 1, диодный мост 2, первый 3 и второй 4 светодио- 15 ды, оптически связанные соответственно с первым фототиристором 5 и с фотодиодом 6, триггер 7, логический эле-, мент И-НЕ 8, первый ключ-инвертор 9 и шину 10 управления. Анод симистора >О

1 соединен с первым .входом диодного моста 2 и через нагрузку 11 с первой шиной 12 источника переменного напряжения, вторая шина 13 которого соединена с катодом симистора 1, второй вход диодного моста 2 через первый резистор 14 соединен с управляющим входом симистора 1, первый выход диодного моста 2 соединен с катодом первого фототиристора 5, а второй вы 30 ход — с анодом первого фототиристора

5 и через второй резистор 15 с анодом второго светодиода 4, анод и катод первого светодиода 3 соединен соответственно с источником 16 постоян- 35 ного напряжения и первым выводом третьего резистора 17, фотодиод 6 соединен с входом первого ключа-инвертора 9. В устройство введены элемент

18 задержки, третий светодиод 19, on- 40 тически связанный с вторым фототиристором 20 и второй ключ-инвертор 21, шина 10 управления соединена с R-входом триггера 7, входом второго ключаинвертора.21 и входом элемента 18 эа- 45 держки, выход которого соединен с первым входом логического элемента

И-НЕ 8, выход первого ключа-инвертора 9 соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ 8, выход которого соединен с S-входом триггера 7, инверсный выход которого соединен с вторым выводом ч ретьего резистора 17, анод третьего светодиода 19 соединен с источником 16 постоянного напряжения а катод через четвертый резис=гор 22 — с выходом второго ключа-инвертора. 21, катод и анод второго фототиристора 20 соединены соответст3 13240 то светодиод 4 выключается и выходное напряжение ключа-инвертора повышается до уровня, соответствующего i itI

При переходе переменного напряже5 ния через нуль и одновременном действии "1" на выходе элемента 18 задержки срабатывает логический элемент

И-НЕ 8, который переключает триггер 7.

Момент переключения триггера 7 можно регулировать, изменяя с помощью резистора 15 ток в цепи светодиода 4.

Как только триггер 7 переключится потенциал его инверсного выхода резко снижается и светодиод 3 возбуждается от источника 16 постоянного положительного напряжения по цепи с резистором 17. Освещенный фототиристор

5 включается и замыкает выходную цепь диодного моста 2. По управляющей 0 цепи симистора 1 протекает ток, симистор 1 отпирается и замыкает цепь с нагрузкой 11. Симистор 1 остается включенным, пока на инверсном выходе триггера 7 присутствует низкий по- д5 тенциал ("0"). Включенный фототиристор 5 шунтирует и обесточивает цепь со светодиодом 4 и фототиристором 20.

Для выключения симистора 1 на шину 10 управления подается низкий по- 30 тенциал ("0"), который поступает на

R-вход триггера 7 и возвращает последний в исходное состояние. На выходе ключа-инвертора 21 и инверсном вызоде триггера 7 появляется высокий потенциал ("1"), при этом светодиоды

3 и 19 выключаются. При переходе переменного напряжения на шинах 12 и

13 через нуль фототиристор 5 и симистор 1 выключаются, поэтому ток через 40 нагрузку 11 прекращается. Цепь синхронизации, состоящая из резистора

15, светодиода 4, фотодиода 6, ключаинвертора 9 и фототиристора 20, также остается выключенной, и устройство переходит в ждущий режим работы, Принцип действия элемента 18 задержки заключается в том, что при низком потенциале на шине 10 управления диод 25 открыт и шунтирует цепь50 с конденсатором 23. Как только на шину управления 10 поступает высокий потенциал ("1"), диод 25 запирается, и конденсатор 23 начинает заряжаться входными токами логического элемента

24. В момент, когда разность потенциалов на конденсаторе 23 достигает порога срабатывания логического элемента 24, этот элемент включается и

98 4 формирует выходной сигнал с задержкой относительно входного сигнала.

Таким образом, благодаря введению. в устройство элемента 18 задержки, светодиода 19, оптически связанного с фототиристором 20 и ключа-инвертора 21 цепь синхронизации устройства основную часть рабочего времени оказывается разомкнутой и не потребляет заметного тока. Импульс тока в цепи синхронизации оказывается кратковременным и формируется в начальный момент включения (при подаче сигнала на шину управления), длительность этого импульса не превышает длительности одного полупериода переменного .напряжения. В результате электрическая проводимость ключа в закрытом состоянии существенно снижается, что улучшает энергетические характеристики устройства.

Формула из обретения

Оптоэлектронный ключ переменного тока, содержащий симистор, диодный мост, первый и второй светодиоды, оптически связанные соответственно с первым фототиристором и фотодиодом, триггер, логический элемент И-НЕ, первый ключ-инвертор, шину управления, анод симистора соединен с первым входом диодного моста и через нагрузку с первой шиной источника перемен1 ного напряжения, вторая шина которого соединена с катодом симистора, второй вход диодного моста через первый резистор соединен с управляющим входом симистора, первый выход диодного моста соединен с катодом первого фототиристора, а второй выход— с анодом первого фототиристора и через второй резистор с анодом второго светодиода, анод и катод первого светодиода соединены соответственно с источником постоянного напряжения и с первым выводом третьего резистора, фотодиод соединен с входом первого ключа-инвертора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения энер. гетических характеристик, в него введены элемент задержки, третий светодиод, оптически связанный с вторым фототиристором, второй ключ-инвертор, шина управления соединена с R-входом триггера, входом второго ключа-инвертора и входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом логического элемента И-НЕ, выход пер 5 1324098 б вого ключа-инвертора соединен с вто- пряжения, а катод через четвертый рерым входом логического элемента И-НЕ, эистор — с выходом второго ключа-инВыход которого соединен с S-входом вертора, катод и анод второго фототриггера, инверсный выход которого тиристора . соединены соотйетствесоединен с вторым выводом третьего > нно с первым выходом диодного резистора, анод третьего светодиода моста и катодом второго свесоединен с источником постоянного на- тодиода.

Составитель А,Сидоров

Редактор А.Orap Техред Л.Олийнык Корректор А.Тяско

Заказ 2972/56 Тирам 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4