Электронное реле
Иллюстрации
Реферат
Союз Советски к
Социалистически к
Республик
ОПИСЛНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Э (5! )М. Кл.
G 0" F 1/58
//Н 02 М 3/10 с присоединением заявки ¹Гооударстаеииый комитет (23) Приоритет
Il0 делам изооретеиий и открытий
Опубликовано 23 07 80 Бюллетень ¹ 27
Дата опубликования описания 23.07,80 (5З) УДК 6». .3 14.57 (088. 8) (72) Автор изобретения
А. А. Фецосов (71) Заявитель (54) 3JIEKTPGHH0E РЕЛЕ
Изобретение относится к элементам систем релейного регулирования и может быть использовано в качестве преобразователя входного сигнала, представленного постоянным напряжением, в цвухпоэиционный выходной сигнал, представленный импульсной последовательностью, причем проходная характеристика электронного реле имеет опережающий гистереэис (срабатывание электронного реле происходит при входном сигнале меньшем, чем его выключение), а само устройство не требует никаких дополнительных источников питания. В частности, предложенное электронное реле может быть использовано в системах автоматического заряда или поцзаряда аккумуляторных батарей.
Известны различные устройства, имеющие двухпоэиционную (релейную) проходную характеристику и способные работать в системах регулирования, например,триггер Шмитта с выходом на постоянном напряжении, балансный диодно-регенеративный компаратор с импульсным выходом и др. Наряду с ш троко известными исполь-.
G TcEE и другие у стройствй для K DHTp0» ля уровня сигналов, например (i), Bce они срабатывают по уровню, превышающему пороговый, все они достаточно сложны и требуют дополнительных источников питания для формирования управляющего возцействия. В результате устройство в целом получается еще более сложным и ненадежным. Кроме того, в ряце слу-чаев, например, при наличии в составе сигнала большого уровня помех, а также при автоматичсской заряцке аккумуляторных батарей после из раэряцки, при поццержании повышенной температуры в заданных пределах, уровня жидкости при заполнении баков и в других аналогичных системах регулирования, необходимо включать исполнительные органы (цвигатель, выпрямитель, нагреватель, насос и пр). после снижения входного сигнала цо определенного уровня и выключать после требуемого; повышения регулируемого параметра, Для выполнения таких функ3 75045 ций упомянутые устройства требуют дополнительных каскадов согласования, что еще более усложняет аппаратуру в целом и снижает ее надежность.
Наиболее близким по. технической сущности является устройство управления тиристором, которое соцержит выходной
КС-фильтр и генератор импульсов, выполненный на однопереходном транзисторе с времязадающей RC-цепочкой (2). 10
Однако это устройство не обладает гистерезисом, что исключает использование его в целом ряде систем автоматического регулирования, перечисленных выше, в частности в системах автомати- 15 ческой зарядки аккумуляторных батарей.
Бель изобретения — придание устройству гистерезисных свойств с опережающим гистерезисом, что позволит расширить область применения предложенного 20 устройства, упростит и повысит надежность систем управления, а за счет входного фильтра повысить помехоустойчивость.
Эта цель достигается тем, что в уст- 25 ройство введен стабилитрон, подключенный параллельно конденсатору С времязадающей RC-цепочки.
На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого элек- 30 тронного реле; на фиг. 2 -и 3 — его проходи ая хар ах терн стик а, Электронное реле содержит оцнопереходный транзистор (ОПТ) Т1 и времяза-. дающую RC-цепочку P 1С 1, образующие 35 генератор импульсов релаксационного типа, стабилитрон Д1, подключенный параллельно конденсатору С 1, времязадающей RC-цепочки, резистор R2 включенный в цепь вхопного сигнала последователь-40 но с генератором импульсов, и конденсатор
С2, подключенный параллельно генератору импульсов. Резистор R2 и конденсатор С2 образуют входной КС-фильтр,.
- входное напряжение: Ю - напряже- 45
Ьх ние на генераторе импульсов и конденсаторе С2.
На фиг. 2 привецена проходная характеристика 1 электронного реле. По оси
50 абсцисс отложено напряжение U g g на входе устройства (оно же - напряжение на аккумуляторной батарее, если предложенное устройство работает с управляемым выпрямителем в системе зарядки аккумуляторов), по оси ординат отложен импульсный ток 3 управления, формиру.-. емый устройством, Пуктиром для сравнения показана характеристика 2 выходного
9 4 така, формируемого устройством управления по заявке Франции N 2245025, Напряжение стабилизации для этого устройства взято произвольно. В устройстве, выбранном в качестве прототипа, проходная характеристика не имеет разрывов, т. е. не имеет релейного участка (на чертеже не показано).
На фиг. 3 цифрой 3 обозначена двухпозиционная характеристика предложенного устройства с точки зрения системы у пр а влени я.
Вместо стабилитрона Д 1 на фиг. 1 при необходимости может быть использовано любое устройство, обладающее поцобной характеристикой.
Выходные импульсы могут быть сняты непосредственно с конденсатора С 1 но предпочтительнее - с резисторов (или с трансформаторов), включенных в цепь разряда конденсатора Cl и показанных на на фиг, 1 пунктиром. Форма выходных импульсов показана на фиг. 1 возле элементов, с которых эти импульсы снимаются.
Работу устройства рассмотрим по частям е
Сначала рассмотрим. работу генератора импульсов на ОПТ Тl и времязадающей RC-цепочке R1C1 без остальных элементов, Затем рассмотрим особенности работь. генератора импульсов, конденсатор С l которого зашунтирован стабилитроном 51 и, наконец, рассмотрим работу всего устройства.
Генератор импульсов на элементах
Rl, С l u Tl работает следующим образоь4.
При подаче на генератор импульсов напряжения U от источника потечет ток, содержащий две составляющих, одна из которых зависит от сопротивления внутренней структуры ОПТ Tl, а вторая— от параметров цепочки R1C1. Суммарный ток в этом режиме между импульсами со времененм уменьшается, так как уменьшается по экспоненциальному закону составляющая тока, заряжающая конденсатор
С 1 через резистор Rl При этом на эмиттерном переходе ОПТ Тl образуется запирающий потенциал, равный q ll где g - коэффициент передачи напряжения - параметр ОПТ Tl.
При увеличении напряжения на конденсаторе Cl до значения, равного gU
ОПТ Tl срабатывает, при этом формируется выходной импульс и начинается цикл разрядки конденсатора СХ В этом
750459 6
Генератор импульсов с точки зрения потребления преврашается в сушественно нелинейную систему.
И, наконец, рассмотрим работу устройства в целом
При малых значениях входного сигнала (напряжения) генератор импульсов работает в автоколебательном режиме и потребляет ток, протекающий через резис тор R2, определяемый слагаемыми 1/, 2/, 3/, 4/. При этом напряжение tl мо- . жет быть найдено по законам Кирхгофа.
При увеличении входного напряжения
О к до значения 0 на фиг. 2, при котором 0 = Up, происходит "выключение" генератора импульсов и относительное уменьшение потребляемого тока. При этом падение напряжения на резисторе R2 (фиг. 1) уменьшается, увеличивается напряжение Ь на конденсаторе С2, и генератор импульсов пи чает напряжение, заведомо больше того, при котором произошло "BbIKJIþ÷eíèå".
При уменьшении входного напряжения до значения U.2 (фиг. 2), при котором
< 0 = Up, происходит первое срабатывание генератора импульсов,. в оезультате чего увеличивается ток потребления генератора импульсов, нм,ранение U уменьшается,и генераср импульсов переходит в режим автоколеоаиий, Таким образом, в характеристике 1 вход — выход (фиг. - и фиг, 3) предложенного устройства имеет место опережаюший гистерезис при двухпозиционной характеристике. Подъем характеристики 1 на фиг. 3 сбьясняется тем, что по мере увеличения входного напряжения () х аМ,плитуда выходных импульсов также увеличивается. B правильно спроектированных системах изменение амплитуды вьо одных импульсов непринципиально, что показано на фиг. 3, в виде проходной характеристики 3. Провал в проходной характеристике 1 и 3 при малых (1-3 B) входных напряжениях объясняется тем, что при малых напряжениях Ц перестает работать ОПТ Тl. режиме за счет уменьшения сопротивления внутренней структуры ОПТ увеличивается .первая составляюшая тока от источника U а за счет уменьшения нанапряжения на конденсаторе С l увеличивается и вторая составляюшая тока попотребления.После разрядки конденсатора Cl до определенного уровня начинается новый цикл его зарядки. Генератор импульсов находится в режиме автоколебаний, и средний за период ток портребления в этом режиме может быть найден по параметрам схемы известными методами интегрированич составляюших тока за 3S период и последуюшего их суммирования.
При этом имеют место четыре слагаемых тока за период:
1) ток через ОПТ Тl в паузе между импульсами, zo
2) ток через резистор 1 1 при зарядке конденсатора С l
3) ток через ОПТ Т1 во время формирования импульса
4) ток через резистор R 1 при разряд- у» ке конденсатора C l.
При любом напряжении 0 генератор импульсов работает без изменений и средний ток потребления от источника увели- чивается пропорционально напряжению 0 gg т. е. с точки зрения потребления генератор импульсов представляет линейную систему. . Рассмотрим теперь работу генератора импульсов, конденсатор Cl которого зашунтирован стабилитроном.
Если напряжение питания таково, что
g 0 < Up, где Up — напряжение стабилиэации стабилитрона Д 1, то работа генератора импульсов происходит так, как опищ сано выше.
При увеличении напряжения питания до значения, при котором rt 0 > 0, происходит выключение генератора импульсов. Происходит это потому, что напряжение на конденсаторе Cl ограничивается значением Ц о и не достигает эначения Ц, прикотором должно происходить срабатывание ODT Tl. В этом слу чае остаются два слагаемых тока (нумерация слагаемых тока условна);
5) ток через ОПТ Tl, определяемый его внутренней структурой;
6) ток через резистор RI, равный (0 - Up)/Rl
При этом отсутствуют броски тока имевшие место при работе генератора импульсов в автоколебательном режиме, и ток от источника питания уменьшается.
Формула из обретения
Электронное реле, содержашее входной КС-фильтр и генератор импульсов, выполненный на однопереходном транзисторе и времязадаюшей RC-цепочкой, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью получения гистерезисной характеристики с опережающим гистерезисом оно снабRZ бил бых
С оставит ель Ю, Андреев
Редактор П. Горькова Техреа А. Куликовская Корректор Ю. Макаренко а
Заказ 4656 S7 Тираж 956 Подписи ое
ЫНИИПИ Госупарственного комитета СССР по цепам изобретений и открытий
113035, Маакаа, Ж-35, Раушска» каб., а. 4/5
Филиал ППП Патент", r. Ужгороц, ул. Проектная, 4
7 75 жено стабилитроном, подключенным параллельно конденсатору времязадаюшей
RC-цепочки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
0459 8
1. Патент ФРГ N; 1239764, кл. (- 05 F 1/58, опублик. 1973.
2. Тиристоры. Технический справочник, М., Энергия 1971, с. 321. рис. 12-12 (прототип),