Переключающее устройство

Патент 2052854

Авторы

Реферат

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, управляющим переключением двухпозиционных электромагнитных аппаратов, и может быть использовано для автоматического возврата их в исходное состояние при отключении напряжения питания. Сущность изобретения: устройство для переключения двухпозиционного электромагнитного аппарата 8 с включающей 9 и отключающей 10 катушками, одни выводы которых объединены в общую точку 11 и связаны с одним из полюсов источника питания, содержит входной вывод 1 для подключения к другому полюсу источника питания, конденсатор 5 и диод 3, один из выводов которых объединены в общую точку, управляемый ключ 4, выполненный транзисторным, эмиттер которого подключен к указанной общей точке, а коллектор через резистор 2 связан с входным выводом 1, к которому подключены также другой вывод диода 3 и базе транзистора 4, причем диод 3 включен в прямом, а базо-эмиттерный переход транзистора 4 - в обратном направлении относительно полярности напряжения на входном выводе 1. При отключении напряжения источника питания транзистор 4 переходит в насыщенное состояние, образуя цепь разряда конденсатора 5 через последовательно включенные включающую 9 и отключающую 10 катушки. При этом аппарат 8 переходит в отключенное состояние. 1 ил.

В предлагаемом устройстве решается задача по совмещению положительного свойства двухпозиционного электромагнитного аппарата (отсутствие потребления электрической энергии как во включенном, так и в отключенном состоянии) со свойством однопозиционного электромагнитного аппарата возвратом в исходное (далее отключенное) состояние при снятии напряжения питания.

Известен двухпозиционный электромагнитный аппарат, содержащий две катушки: включающую и отключающую. Для возврата в отключенное состояние аппарата напряжение подается на отключающую катушку [1] Такой аппарат не возвращается в отключенное состояние при отсутствии напряжения питания Это обстоятельство может привести к аварийной ситуации в работе потребителей электрической энергии, а также снизить электробезопасность при несанкционированном включении электрического напряжения.

Известно устройство для переключения двухпозиционного электромагнитного аппарата с включающей и отключающей катушками, одни вводы которых предназначены для связи с одним из полюсов источника питания, содержащее входной вывод для подключения к другому полюсу источника питания, управляемый ключ, а также конденсатор и диод, одни из выводов которых объединены в общую точку. Это устройство принято в качестве прототипа [2] В таком устройстве в качестве управляемого ключа использовано электромагнитное реле, которое постоянно включено при включенном состоянии двухпозиционного электромагнитного аппарата. Размыкающий контакт этого реле коммутирует и пропускает ток катушек указанного аппарата. Потребляемый ток катушек электромагнитного реле определяется коэффициентом, который выражается отношением тока его контакта к току его катушки, причем этот коэффициент (при соблюдении современных требований к массогабаритным, износостойкости и другим эксплуатационным показателям), как показывает анализ современных реле, не превышает 30. Постоянное потребление электрической энергии и значительная величина тока катушки реле ведут к увеличению температуры нагрева и уменьшению ресурса работы устройства. Замыкающий контакт двухпозиционного электромагнитного аппарата используется в качестве элемента устройства переключения, что ведет к его усложнению за счет увеличения количества электрических связей между устройством и указанным аппаратам, а также к сужению области применения устройства, так как его нельзя использовать для управления объектами, у которых отсутствует или недостает указанного контакта.

Целью изобретения является уменьшение потребления электрической энергии, упрощение и расширение области применения устройства.

Цель достигается тем, что устройство для переключения двухпозиционного электромагнитного аппарата с включающей и отключающей катушками, одни выводы которых предназначены для cвязи с одним из полюсов источника питания, содержащее входной вывод для подключения к другому полюсу источника питания, управляемый ключ, а также конденсатор и диод, одни из выводов которых объединены в общую точку, имеет управляемый ключ, выполненный транзисторным, эмиттер которого подключен к указанной общей точке, а коллектор через резистор связан с входным выводом, к которому подключены также второй вывод диода и база транзистора, причем диод в прямом, а базо-эмиттерный переход транзистора в обратном направлении относительно полярности напряжения на входном выводе, при этом другой вывод конденсатора, а также общая точка резистора и коллектора транзистора соответственно являются выходными выводами устройства, предназначенными для подключения соответствующих выводов включающей и отключающей катушек указанного аппарата.

Предлагаемое устройство для переключения двухпозиционного электромагнитного аппарата обеспечивает уменьшение потребления электрической энергии, а следовательно, уменьшение температуры нагрева и увеличение ресурса работы как за счет более высокого коэффициента усиления по току управляемого ключа, выполненного транзисторным, так и за счет дальнейшего уменьшения потребляемого тока вдвое в результате указанной организации электрических связей между элементами (при которой ток через насыщенный транзистор и две последовательно включенные катушки при отключении указанного аппарата вдвое меньше тока его включающей катушки); его упрощение и расширение области применения за счет того, что не требуется использование коммутирующего контакта указанного аппарата, и за счет уменьшения количества электрических связей между этим аппаратом и предлагаемом устройством На чертеже в качестве примера выполнения предложенного устройства для переключения двухпозиционного электромагнитного аппарата представлена электрическая схема Устройство содержит входной вывод 1, к которому подключают один из полюсов источника питания (не показан), резистор 2, диод 3, транзистор 4, конденсатор 5, выходные выводы 6 и 7 В качестве объекта управления представлена электрическая схема двухпозиционного электромагнитного аппарата 8 с включающей 9 и отключающей 10 катушками, одни из выводов которых объединены и через вывод 11 подключены к одному из полюсов источника питания.

Эмиттер транзистора 4 соединен с общей точкой диода 3 и конденсатора 5. Коллектор транзистора 4 через резистор 2 соединен с входным выводом 1, к которому также подключены база транзистора 4 и другой вывод диода 3, причем диод 3 включен в прямом, а базо-эмиттерный переход транзистора 4 в обратном направлении по отношению к полярности напряжения на входном выводе 1. Второй вывод конденсатора 5, а также общая точка резистора 2 и коллектора транзистора 4 подключены соответственно к выходным выводам 6 и 7, к которым подключаются соответствующие выводы включающей 9 и отключающей 10 катушек двухпозиционного электромагнитного аппарата 8.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на выводы 1 и 11 постоянного напряжения от источника питания транзистора 4 переходит в запертое состояние, а по цепи последовательно соединенных диода 3, конденсатора 5 и включающей катушки 9 проходит импульс тока, параметры которого определяются характеристиками элементов и величиной напряжения источника питания. При этом аппарат 8 переходит во включенное состояние.

При отключении напряжения источника питания транзистор 4 переходит в насыщенное состояние, образуя цепь разряда конденсатора 5 через последовательно включенные включающую 9 (включена встречно режим отключения) и отключающую 10 (включена согласно также режим отключения) катушки. При этом аппарат 8 переходит в отключенное состояние.

Потребляемый схемой ток во включенном состоянии аппарата 8 определяется током, протекающим по последовательной цепи, состоящей из резистора 2 и отключающей катушки 10. Если выбрать транзистор 4 с достаточно большим коэффициентом усиления по току (или применить составной транзистор), то ток через резистор 2 имеет относительно небольшое значение. Например, при использовании составного транзистора типа 2Т825Б-2 (имеющего минимальный коэффициент усиления по току, равный 750) коэффициент, который выражается отношением тока катушки двухпозиционного электромагнитного аппарата к току, потребляемому схемой, будет не менее 1500, в то время как в известном устройстве аналогичный коэффициент (при соблюдении современных требований к массогабаритным, износостойкости и другим эксплуатационным показателям) не превышает 30.

Таим образом, применение предлагаемого устройства для переключения двухпозиционного электромагнитного аппарата обеспечивает снижение потребляемой электрической энергии и, следовательно, уменьшение температуры нагрева и увеличение ресурса работы, а также упрощение и расширение области применения устройства.

Формула изобретения

ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый и второй входные выводы для подключения питания, двустабильный двухпозиционный электромагнитный аппарат с включающей и отключающей катушками, управляемый ключ, а также конденсатор и диод, одни из выводов которых объединены в общую точку, отличающееся тем, что управляемый ключ выполнен транзисторным, эмиттер которого подключен к указанной общей точке, а коллектор через резистор связан с первым входным выводом устройства, к которому подключены второй вывод диода и база транзистора, причем диод включен в прямом, а базоэмиттерный переход транзистора - в обратном направлении относительно полярности напряжения на первом входном выводе устройства, второй вывод конденсатора и общая точка резистора и коллектора транзистора подключены соответственно к второму выводу включающей и первому выводу отключающей катушки, а первый вывод включающей и второй вывод отключающей катушки подключены к второму входному выводу устройства, при этом электромагнитный аппарат выполнен так, что при протекании тока по отключающей катушке в направлении, совпадающем с отключающим током, а по включающей катушке в направлении, противоположном включающему току, аппарат переходит в положение отключения.

РИСУНКИ

Рисунок 1