Реле частоты

Реле частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть исп. гьзовано в системах автоматического контроля и управления. Реле частоты содержит формирователь 1 импульсов, интегрирующую цепь 2, триггер,3, резистор 4. Настройка на заданную частоту срабатывания и настройка ширины гистерезиса производятся одновременно путем изменения длительности импульса фор.- мирователя 1 импульсов при сохранении соотношения мезкду шириной гистерезиса и порогом срабатывания, что позволяет упростить настройку на заданную частоту срабатывания. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 Н 01 Н 47/20, H 03 К 5/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 41 76542/24-21 (22) 06. 01. 87 (46) 07.02.89, Бюл. М 5 (72) А.А.Швед и И.А.Алферов (53) .621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 758506, кл. Н 03 К 5/19, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Я- 1169038, кл, Н 01. Н 47/20, 1983. (54) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть исп -ьзовано в

SU 1457011 А1 системах автоматического контроля и управления. Реле частоты содержит формирователь 1 импульсов, интегрирующую цепь 2, триггер.3, резистор 4.

Настройка на заданную частоту срабатывания и настройка ширины гистерезиса производятся одновременно путем изменения длительности импульса фор." мирователя 1 импульсов при сохранении соотношения между шириной гистерезиса и порогом срабатывания, что позволяет упростить настройку на заданную частоту срабатывания, 4 ил.

1457011 где U

I

I р

U„

- Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления.

Цель изобретения — повышение надежности устройства за счет его упрощения или одновременном упрощении настройки на заданную частоту сраба" тывания. 10

На фиг.1 показана структурная электрическая схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, на фиг.3возможные характеристики реле; на фиг.4 — зависимости напряжения на выходе интегрирующей цепи от частоты сигнала.

Устройство (фиг.1) содержит формирователь 1 импульсов, вход которого 20 соединен с входной шиной, а выходс входом интегрирующей цепи 2 и

С-входом триггера 3. Выход интегрирующей цепи 2 соединен с D-входом триггера 3 и первым Выводом реэисто- 25 ра 4, второй вывод которого соединен с прямым или инверсным выходом триггера 3, прямой выход которого соединен с выходной шиной.

Последовательно соединенные диод 30

5 и резистор 6, .зашунтированные ре 1, зистором 7, образуют зарядную цель конденсатора 8. Резистор 7 образует разрядную цепь конденсатора 8, На фиг.2 показаны следующие временные диаграммы: а — на С-входе триггера 3; б — íà D-входе триггера 3; в вЂ, на прямом выходе триггера 3.

На фиг.4 ппказаны следующие зависимости: а — зависимость напряжения на выходе интегрирующей цепи 2 от частоты без резистора 4; б - зависимость напряжения на выходе интегрирующей цени 2 от частоты при соединении второго вывода резистора 4 к шине потенциала логической "1"; 45 в " зависимость напряжения на выходе интегрирующей цепи 2 от частоты при соединении второго вывода резистора

4. с общей шиной.

Реле частоты работает следующим 50 образом.

На вход формирователя 1 импульсов подается сигнал переменного тока.

Формирователь 1 вырабатывает прямоугольные импульсы постоянной длительности, частота которых равна частоте входного сигнала. Последовательность импульсов с формирователя

1 подается на С-вход триггера 3, осуществляя периодическую перезапись информации в триггер 3.

Одновременно импульсы с выхода формирователя 1 импульсов поступают на вход интегрирующей цепи 2. Постоянная времени зарядной цепи интегрирующей цепи 2 меньше, чем постоянная времени разрядной цепи, следовательно, происходит быстрый заряд конденсатора 8 и его медленный разряд.

В конце цикла разряда конденсатора 8 происходит перезапись информации в триггер 3 в зависимости от величины напряжения на выходе интегрирующей цепи 2, Рассмотрим работу устройства в случае без резистора 4 и определим частоту срабатывания реле в зависимости от параметров интегрирующей цепи 2 от порога срабатывания триггера 3, длительности импульсов на выходе формирователя 1 импульсов.

Для упрощения выводов будем считать, что напряжение при заряде и разряде конденсатора 8 изменяется линейно, т.е. ток через конденсатор

8 остается постоянным и равным

П «UP .I . э R 3

Up

I = — p

P- Rp напряжение на выходе интегрирующей цепи 2 в конце процесса разряда; зарядный ток конденсатора 8; разрядный ток конденсатора 8; напряжение питания; сопротивление зарядной цепи . конденсатора 8, состоящий из параллельно соединенных езисторов Рб и 7 и оп репеляется соотношением

Р т

R6+R7 где R =R — сопротивление разрядной р цепи.

В установившемся режиме изменение напряжения Ь П на выходе интегрирующей цепи 2 за время заряда равно изменению напряжения 6U за время pasP ряда, т, е. b U>=COUP и определяются . следующим образом

4" " "Р )

ДП (1) .С RC

?р (T() Up (Т )

bU

ы

P С RC где - длительность импульсов на выходе формирователя 1 импульсов;

Т вЂ” — период сигнала на входной

f шине реле частоты;

С вЂ” емкость конденсатора 8.

Решив систему уравнений (1), определим функциональную зависимость напряжения С от частоты входного сигнала

Rî Rp

U =U — — - — — — =П вЂ” —— (2)

Р1 (— 1)R +R. (— — 1)R +R.

f<, 3 г

Для реле без резистора 4 зависимость между напряжением Up и частотой f является однозначной, т.е. .каждому значению частоты f соответствует единственное значение Up u наоборот. Такая однозначность обусловлена перезаписью информации в триггер 3 в определенные моменты времени, соответствующие переднему фронту импульса на выходе формирова теля 1 импульсов. Таким образом, пороговому напряжению U, триггера 3 будет соответствовать единственное значение частоты Й, которое является час" той срабатывания реле без резистора 4.

Частота отпускания реле без дополнительного резистора определяется напряжением П„,« Б« . причем П« « зависит от типа HcftG..üçóåìîãî триггера 3.

В рассматриваемом случае hf О, т.е. реализована характеристика, представленная на фиг.За.

Пороговую частоту f реле без резистора 4 можно определить из уравнения (2) при условии, что U

У . Для конкретной микросхемы 564 е.

ТИ2 Б«ор

Rç з

o (R +Р ) > где И«, — пороговое напряжение триггера 3.

В качестве примера на фиг.4 приведена зависимость Up(f) (кривая а) для значений U 10 В, R =100 кОм, R =10 кОм, <, =1 мс.

Рассмотрим работу реле частоты с резистором 4.

При подаче на резистор 4 питающего напряжения U „,зарядный ток конден7011

4 сатора 8 увеличится, а разрядный уменьшится .на величину тока через резистор 4, имеющий сопротивление F4

При этом зарядный и разрядный токи конденсатора 8 определяются выражениями

Un Uð Un Up .I + ° з

Up U -Uî

«р

Р 4

Б этом случае характеристика Up==F(f) (фиг,4, кривая б) будет находиться вью характеристики фиг.4, кривая а.

При подаче на резистор Р,з нулевого напряжения значения I и Тр опре. деляются выражениями

20 и -Цр 0 з °

3 4

Up Uî

I = — + --, е

Rp 4 при этом характеристика U =F(f)

Р (фиг.4, кривая в) будет находиться ниже характеристики фиг,4, кривая а.

Проведя расчеты, аналогичные расчетам для реле .беэ резистора 4, 30 1 получим при 1 „, = — Г„

Rp

R0 + i 2fo

Зная величину Е, можно опредеЗ5 лить пороговую частоту реле f, при подаче на резистор 4 питающего напряжения, а также пороговую частоту реле Е при подаче на резистор 4 напряжения логического "C ".

В том случае, когда резистор 4 соединен с прямым выходом триггера

3, частота f является частотой срабатывания реле с гистереэисом, а частота f — частотой отпускания.

В том случае, когда резистор 4 соединен с инверсным выходом триггера 3, частота f< является первой пороговой частотой трехпоэиционного реле, а f — второй.

Рассмотрим работу трехпоэиционного реле. В том случае, когда на входную шину реле подан сигнал с частотой

f f триггер 3 находится в нулевом состоянии независимо от напряжения, поданного на резистор 4, так как характеристики на фиг ° 4 (кривые б, в) находятся ниже уровня порогового нап"

Unop °

14570

При частоте f > f Э-триггер нахо-„ дится в единичном состоянии, В диапазоне частот f,< f f можно записать: если 0=1, ЯО (фиг."z кривая в), то U с Г „, ; если Q=0, Я1 (фиг.4ч, кривая б), то U< U«p.

Учитывая, что напряжение Up на

D-входе триггер" 3 можно считать единичным при U 11„ и нулевым при 10

U ñ U, полученные соотношения запишем в виде логического условия р

Таким образом, в диапазоне частот

Й вЂ” К алгоритм работы реле частоты с подключенным к инверсному выходу триггера 3 резистором 4 совпадает с .известным алгоритмом работы счетного триггера (Т-триггера). При этом скважность импульсов на выходной 2б шине реле равна двум и они имеют удвоенный по отношению к входному сигналу период.

Предлагаемое устройство, обеспечивающее.гистерезисную характеристи-.. 2б ку, имеет повышенное быстродействие по сравнению с известным устройством, работающим в режиме, обеспечивающем гистерезисную характеристику, Такой эффект достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве о наличии срабатывания реле судят по наличию единичного сигнала на выходе триггера 3, в то время как в, известном устройстве срабатывание реле определяется по вибрации на выходе первого одновибратора, что требует введения в схему реле исполнительного

11 6 органа с фильтром, которые снижают быстродействие.

В предлагаемом реле упрощена настройка на заданную частоту срабатывания за счет того, что настройка на заданную частоту и настройка ширины гистерезиса производятся одновременно путем изменения, например, ширины импульсов, вырабатываемых формирователем 1 импульсов. При этом соотношение.между шириной гистерезиса и порогом срабатывания будет постоянным и определяется соотношением соп ротивлений резистора 4 и резисторов б,и 7, входящих в состав интегрирующей цепи 2.

Формула изобретения

Реле частоты, содержащее формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной, а выход— с С-входом триггера, а также выходную шину и интегрирующую цепь, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройст" ва за счет егo упрощения при одновременном упрощении настройки на заданную частоту срабатывания, в него введен резистор, первый вывод которого соединен с Р-входбм триггера и выходом интегрирующей цепи, вход которой соединен с выходом фбрмирователя импульсов, причем выход триггера соединен с выходной шиной, а второй вывод резистора - с прямым или инверсным выходом триггера.

1457011

Составитель С.Будович

Редактор С.Пекарь Техред М.Ходанич

Корректор В. Бутяга

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

Заказ 7555/50 Тирах 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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