Электронное реле (его варианты)

Электронное реле (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>877708 (61) Дополнительное к авт, саид-вув 750459 (22) Заявлено 230180 (21) 2875232/18-21 (5!)М. Кл с присоединением заявки ¹ 2881171/18-21

Н 02 J 7/10

1 аеударстаенный ItoMNYcT

СССР по делам нзобретеннй н открытнй (23) приоритет 11. 02. 80

Опубликовано 3010.81. бюллетень Н9 40

Дата опубликования описания 30.1081 (53) УДК 621. 316.. 729 (088. 8) (72) Автор изобретения

А. A. Федосов (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к системам релейного регулирования, преимущественно к регулированию электрических ,величия, и может быть использовано в качестве преобразователя входного сигнала, представленного постоянным напряжением, в двухпоэиционный 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 также в системах автоматического заряда аккумуляторных ба- 1э тарей.

По основному авт.св. 9 750459 известно электронное реле, содержащее входной RC-фильтр и генератор импульсов, выполненный на однопереходном Ю транзисторе с времязадающей RC-цепочкой, конденсатор которой зашунтирован стабилитроном 1).

Недостатком известного является то, что его максимальный гистереэис в основном определяется параметрами однопереходного транзистора, имеет ограниченную ширину и практически не поддается регулировке. Это сужает область использования электронного 30 реле. Так, например, при использовании его в системах автоматической подзарядки аккумуляторных батарей происходит либо неполный заряд аккумуляторной батареи при включении зарядного устройства после полного разряда, либо при полном разряде аккумуляторйой батареи происходит включение зарядного устройства раньше, чем аккумуляторные батареи отдадут в нагрузку свою энергию. Указанный недостаток полностью определяется узким гистерезисом устройства.

Цель изобретения — расширение эоны гистерезиса.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее входной

RC-фильтр, конденсатор. которого подключен параллельно, а резистор последовательно релаксационному генератору импульсов, состоящему иэ однопереходного транзистора с включенной между

его базами времязадающей RC-цепью, параллельно конденсатору которой включен стабилитрон (вариант 1), введены биполярный транзистор, стабилитрон и два резистора, через первый иэ которых база биполярного транзистора соединена с общей шиной, входная ши-. на через второй резистор соединена с

877708

40 эмиттером, а через стабилитрон с базой биполярного транзистора, коллектор которого соединен с точкой соединения резистора и конденсатора входного RC-фильтра.

По варианту 2 в реле введены биполярный транзистор и резистор, через который точка соединения резистора и конденсатора входного RC-фильтра соединена с коллектором биполярного транзистора, эмнттер которого соединен с общей шиной, а база подключена к одной иэ баз однопереходного транзистора.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема электронного реле, вариант 1; на фиг. 2 — то 1$ же, вариант 2.

Электронное реле (вариант 1) содержит однопереходный транзистор 1 и времязадающую RC-цепочку на резисторе 2 и конденсаторе 3, образующне Щ генератор импульсов релаксационного типа, стабилитрон 4, подключенный параллельно конденсатору 3 времязадающей RС-цепочки, входной RС-фильтр на резисторе 5 и конденсаторе 6, резистор 5 которого включен последовательно с релаксационным генератором импульсов, а конденсатор 6 — параллельно этому генератору.Транзистор 7, стабилитрон 8 и резисторы 9 и 10 образуют генератор тока, подключенный параллельно резистору 5 входного RC-фильтра, режим которого и формируемый ток определяются напряженнем на стабилитроне 8 и сопротивлением резистора 10, включенного в цепь эмиттера транзистора 7. В качестве генератора тока могут использо ваться некоторые типы полевых транзисторов. Щи этом вместо четырех элементов может быть использован один полевой транзистор. Однако предпочтение следует отдать генератору 1 тока на фиг. 1, так как в нем очень просто осуществляется регулировка тока, протекающего по цепи ре- 45 зистор 10 — транзистор 7, параллель. ной резистору 5, в то время, как при использовании в качестве генератора тока полевого транзистора, подключенного параллельно резистору 5, возможность регулирования тока ограничена или требует введения дополнительных элементов, обычно резисторов.

Электронное реле (вариант 1). работает следующим образом.

При включении входного напряжения

0 через резистор 5 и генератор тока течет ток, заряжающий конденсатор

BX.

6 до напряжения О©. При этом через резистор 2 начинает .течь ток, заряжающнй конденсатор 3. При достижении 6р напряжения на конденсаторе 6 значения 5U, где - коэффициент использования напряжения однопереходного транзистора, транзистор 1 включается и начинается цикл разряда конденса- 65 тора 3. Одновременно через однопереходный транзистор увеличивается ток потребления.

Средний за период ток потребления генератора импульсов может быть определен известными методами интегрирования составляющих тока и последующего их суммирования.

При увеличении входного напряжения увеличивается средний ток потребления генератора импульсов.

При некотором напряжении U „, равном U, наступает момент, когда стабилитрон 4 начинает проводить ток.

При этом «)U > О, где U - напряжение стабилитройа 4. Генератор импульсов перестает формировать импульсы, поскольку его напряжение срабатывания g U становится больше напряже,ния на конденсаторе 3. В среднем токе потребления исчезают составляющие тока через однопереходный транзистор во время формирования импульса и ток через резистор 2 в этот.же период, поддерживающие его на высоком уровне.

С этого момента средний ток потребления уменьшается, падение напряжения на параллельно включенных резисторе

5 и,генераторе тока также уменьшается, напряжение U питания генератора импульсов возрастает и становится заведомо больше значения, при котором произошел срыв релаксационных колебаний.

При уменьшении входного напряжения U> уменьшается и напряжение U ..

При уменьшении входного напряжения до значения U2 при котором JUL - О, происходит первое срабатывание однопереходного транзистора 1 и увеличение тока потребления, что приводит к частичной разрядке конденсатора 6 и дальнейшему уменьшению напряжения

О, которое с этого момента становится заведомо меньше критического зна-. чения, при котором произошло возникновение колебаний.

Таким образом, характеристика вход-выход приобретает значительный гистерезис.

При настройке предлагаемого уст-. ройства на заданные пороговые напряжения целесообразно резисторы 5 и 10 заменить потенциометрами. Настройка напряжений U и О производится в следующей последовательности. Изменяют входное напряжение от момента

|включения генератора импульсов до его выключения и с помощью потенциометра 5 дцбиваются необходимой ширины петли гистерезиса. Затем, изменяя входное напряженке, с помощью потенциометра (резистора .10) добиваются точного значения одного из напряжений переключения электронного реле.

При необходимости устанавливают резисторы 5 и 10, сопротивления которых равны соответствующим участкам потенциометров.

877708

Предлагаемое реле обладает высокой помехозащищенностью по цепи входного сигнала как за счет гистерезиса, так и за счет того, что генератор импульсов и чувствительный к напряжению эмиттерный переход транзистора 1 зашунтированы конденсаторами

3 и 6.

Высокая помехозащищенность устрой ства обеспечивается еще тем, что для него не требуются источники питания, по цепям которых зачастую в аппарату- ру проникают помехи.

Электронное реле формирует мощные короткие импульсы при среднем токе потребления доли единицы милиампера, что свидетельствует о его экономичности и воэможности микроминиатюризации.

Характерным для предлагаемого устройства является также и то, что при к.з. в цепи сигнала, например, заряжаемого аккумулятора устройство перестает формировать выходные импульсы, что предотвращает зарядное устройство от выхода из строя.

Электронное реле по варианту 2 (фиг. 2) содержит однопереходный транзистор 11 и времязадающую RC-цепочку на резисторе 12 и конденсаторе

13, образующие генератор импульсов релаксационного типа, стабилитрон 14, подключенный параллельно конденсатор."у 13 времязадающей RC-цепочки, входной RC-фильтр на конденсаторе 15 и резисторе 16,,резистор 6 которого включен последовательно с генератором импульсов, а конденсатор 15 подключен параллельно генератору импульсов, транзистор 17, переход эмиттер-, база которого подключен к одному из выходов генератора импульсов, в частности, к резистору 18, включенному в цепь первой базы транзистора 1,коллектор транэистора 17 через резистор

19 подключен к конденсатору 15 RCфильтра. Резистор 16 при необходимости может быть включен в цепь минуса вхоДного сигнала ОИХ .

Выходные импульсы могут быть сняты непосредственно с конденсатора

13, но предпочтительнее — с резисторов (или с трансформаторов), включенных в цепь разряда конденсатора 13.

Кроме того, достаточно мощные импульсы могут быть сняты с коллектора транзистора 17.

Устройство .(вариант 2) работает следующим образом.

При включении входного напряжения ОВ„через резистор 16 течет ток, заряжающий конденсатор 15 до напряжения О. При этом через резистор 12 начинает течь ток, заряжающий конденсатор 13. При напряжении на конденсаторе 13, равном gU, где g - коэффи.циент передачи однопереходного транзистора 1 (падением напряжения на резисторе 18 пренебрегаем), транзистор

1 включается и начинается цикл разрядки конденсатора 13. Одновременно через транзистор 1 увеличивается ток потребления. Ток разряда конденсатора 13 и увеличившийся ток транзисто5 Ра 1, проходя через -резистор 18, создают на нем падение напряжения, достаточное для открытия транзистора 17, через который, в свою очередь, начинает течь ток разряда конденсатора

15, ограниченный сопротивлением резистора 19 °

Средний ток потребления генератора импульсов может быть определен известными методами интегрирования составляющих тока за период и последующего их суммирования.

При увеличении входного напряже- ния U пропорционально увеличиваетИХ ся напряжение U и средний ток потребления.

20 При некотором напряжении наступает момент, когда стабилитрон 14 начинает пропускать ток. При этом )0 > О,, где U — напряжение стабилизации стабилитрона 14. Генератор импуль 5 сов перестает формировать импульсы., поскольку его напряжение срабатывания становится больше напряжения на конденсаторе 13. В среднем токе потребления исчезают все составляющие, удерживающие его на высоком уровне.

С этого момента средний ток потребления резко уменьшается, падение напряжения на резисторе 16 также уменьшается и напряжение U питании генератора импульсов возрастает и становится заведомо больше критического напряжения, при котором произошел срыв колебаний. Входное напряжение, при котором происходит выключение генератора импульсов, имеет значение U< .

40 При уменьшении входного напряжения уменьшается напряжение 0 на генераторе импульсов. При- уменьшении напряжения 0 до значения, при котором Ч 0 U, происхо45 дит первое срабатывание транзистора

11 и увеличение тока потребления.увеличение тока потребления приводит к разрядке конденсатора 15 и уменьшению напряжения U, которое становится заведомо меньше критическогО эначе50 иия, при котором происходит возникновение колебаний. Входное напряжение, при котором происходит включение ге-.. нератора импульсов, имеет значение 0 .

Таким образом, характеристика вход-выход предлагаемого .устройства приобретает значительный гистереэис, ширина которого зависит от сопротивления резистора 19. При настройке

40 электронного реле целесообразно ре- зисторы 16 и 19 заменить потенциометрами, выставив на них минимальное сопротивление.

Предлагаемое реле обладает высокой

Я помехозащищенностью как эа счет гис-,.

877708

ВНИИПК Заказ 9635/82 Тираж 678 Подписное

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä,óë.ÏðîåêTíàÿ,4 тереэиса, так и эа счет того, что генератор импульсов и чувствительный к напряжению эмиттерный переход однопереходного транзистора зашунтированы конденсаторами. Дополнительным обстоятельством, обеспечивающим высокую помехозащищенность устройства, является то, что для него не требуются дополнительные источники питания, по цепям которых зачастую в аппаратуру проникают помехи.

Устройство формирует мощные импуль- сы при среднем токе потребления долиединицы милиампера, что свидетельствует о его экономичности и возможности микроминиатюризации.

Еще одно преимущество описанного 15 устройства относится к эксплуатационной надежности и заключается в том, что при коротком замыкании в цепи сигнала, например, эаряжаемого аккумулятора, устройство перестает форми- Щ ровать выходные импульсы и система,зарядки отключается, что предотвращает выход ее иэ строя.

Формула изобретения

1. Электронное реле, по авт.св.

9 750459, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эоны гистереэиса, в него введены биполярный транзистор, стабилитрои и два резистора, через первый из которых база биполярного транзиСтора соединена с общей шиной, входная шина через второй резистор соединена с эмиттером, а через стабилитрон с базой биполярного транзистора, коллектор которого соединен с точкой соединения резистора и конденсатора входного

RC-фильтра.

2. Электронное реле, по авт.св.

9 750459, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эоны гистереэиса, в него введены биполярный транзистор и резистор, через который точка соединения резистора и конденсатора входного RC-фильтра соединена с коллектором биполярного транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база подключена к одной иэ баэ однопереходного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 750459, кл. Н 02 J 7/10, 08 ° 06.77 °